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Kälteerzeugungsanlage Bei der gebräuchlichen Art der Kälteerzeugung
nach dem Kompressionssystem besteht - namentlich bei kleinen und mittleren Anlagen
- in der Regel ein sehr ungünstiges Verhältnis zwischen Betriebszeit und Betriebsstillstand.
Die Leistung der Kältemaschine wird hier mit Rücksicht auf möglichst geringe Bedienung
und möglichst rasche Anpassung an stärkere Temperaturschwankungen meist so bemessen,
daß in einer verhältnismäßig kurzen Betriebszeit der gesamte Kältebedarf der Anlage
für a4 Stunden gedeckt werden kann. Die während der Betriebszeit anfallende überschüssige
Kältemenge wird in besonderen Kältespeichern, beispielsweise Solespeicherrohren,
aufgespeichert, welche während des Betriebsstillstandes die aufgespeicherte Kälte
wieder an die Kühlraumluft abgeben. Die zur Erzielung tiefer Oberflächentemperaturen
und weitgehender Trockenhaltung der Luft erwünschte unmittelbare Übertrag ng der
Kälte von der siedenden Flüssigkeit an die Kühlraumluft durch eine Metallwand ist
bei dieser Art der Kälteerzeugung nicht möglich. Man muß deshalb -höhere Oberflächentemperaturen
in Kauf nehmen, die infolge der geringeren Temperaturunterschiede eine Vergrößerung
der Kühlflächen und einen höheren Feuchtigkeitsgehalt der zu kühlenden Luft zur
Folge haben. Während des Betriebsstillstandes, der in der Regel den weitaus größeren
Teil einer Arbeitsperiode umfaßt, erfolgt allmählich ein Ausgleich zwischen der
Temperatur der Kühlluft und jener des Kühlgutes, derart, daß erstere allmählich
von tieferer Temperatur als das Kühlgut auf eine höhere Temperatur als letzteres
steigt; das Kühlgut wirkt also gegen Ende des Betriebsstillstandes als Kältespeicher,
wobei sich der überschüssige Feuchtigkeitsgehalt der Kühlluft an ihm niederschlägt.
Dadurch wird sowohl die Haltbarkeit wie das Aussehen des Kühlgutes erheblich beeinträchtigt.
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Ein Mittel, das Verhältnis zwischen Betriebszeit und Betriebsstillstand
günstiger zu gestalten, besteht in der Verwendung intermittierend arbeitender Absorptionskältemaschinen,
bei welchen auf eine verhältnismäßig kurze Kochperiode eine erheblich längere Kühlperiode
folgt. Da derartige Anlagen für eine völlig selbsttätige Arbeitsweise gebaut «-erden
können, so spielt die Frage der Bedienung bei Bemessung der Betriebszeit keine Rolle.
Auch bei diesen Anlagen bleibt aber immer noch der Nachteil einer gewissen, allerdings
verhältnismäßig kurzen Unterbrechung der Kühlperiode bestehen, während welcher die
Temperatur im Kühlraum ansteigt. Ein weiterer Nachteil dieser Anlagen gegenüber
den Kompressionskältemaschinen ist, daß sie keine so schnelle Anpassung an
stärkere
Temperaturschwankungen ermÖglichen, so daß namentlich in Zeiten, in welchen der
Kühlraum stark erwärmt wird, sei es durch Einbringen frischer, ungekühlter Ware
oder durch häufigeres Betreten, ein unerwünschtes Ansteigen der Temperatur nicht
zu vermeiden ist. Auch die Anlaufzeit einer derartigen Anlage ist erheblich länger
als bei einer entsprechend groß bemessenen Kompressionsanlage.
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Erfindungsgemäß werden die Nachteile beider Anordnungen dadurch vermieden,
daß die Kälteerzeugung durch je eine Kompressions-und eine Absorptions-Kälteanlage
gemeinsam erfolgt, die zeitlich versetzt arbeiten, derart, daß die Kompressionsanlage
hauptsächlich während der Kochperiode der Absorptionsanlage in Betrieb ist. Dabei
wird die tägliche Betriebszeit der Kompressionsanlage zweckmäßig in jene Stunden
gelegt, während welcher der Kühlraum am stärksten beansprucht wird. Die Kompressionsanlage
kann ferner jederzeit sofort zur Erhöhung der Kühlwirkung eingeschaltet werden,
wenn aus irgendeinem Grunde eine unzulässige Erwärmung des Kühlraumes eintreten
sollte.
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Eine besonders einfache und billige Gestaltung der Anlage läßt sich
dadurch erreichen, daß diejenigen Teile, welche für beide Anlagen in gleicher Weise
erforderlich werden - also Kondensator, Flüssigkeitssammler, Regelventil und Verdampfer
- für beide Maschinen gemeinsam verwendet werden. Dies ist möglich, wenn für beide
Anlagen das gleiche Kältemittel, beispielsweise Ammoniak, verwendet wird und die
beiden Systeme in ihrer Größe entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Der Kondensator,
der in diesem Falle während der Kochperiode der Absorptionsanlage gleichzeitig von
beiden Systemen in Anspruch genommen wird, ist hierbei entsprechend größer als für
nur eine Anlage zu wählen. Die Umschaltung von einem auf den anderen Betrieb kann
von einer der beiden Anlagen aus durch irgendeines der bekannten Mittel selbsttätig
geschehen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage gemäß Erfindung ist in Abb. i
schematisch dargestellt. Die Anlage besteht aus zwei Arbeitssystemen, bei welchen
jedoch die beiden Systemen gemeinsamen Bestandteile nur einmal vorhanden sind. Das
Absorptionssystem besteht aus dem Absorberkocher i, dem Kondensator 2, dem Flüssigkeitssammler
3, dem Regelventil q., dem Verdampfer 5 und den diese Bestandteile verbindenden
Rohrleitungen 6 und 7. Das Kompressionssystem besteht aus dem Kompressor 8, dem
Kondensator 2, dem Flüssigkeitssammler 3, dem Regelventil q., dem Verdampfer 5,
den Rohrleitungen 7 zwischen Kondensator und Verdampfer, der Leitung ir zwischen
Kompressor und Verdampfer und der Leitung 9 zwischen Kompressor und Kondensator.
Die Umlaufrichtung des Kältemittels in beiden Systemen ist durch die eingezeichneten
Pfeile angedeutet.
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Der Kühlvorgang einer derartigen Anlage ist aus dem Schaubild Abb.
2 beispielsweise zu ersehen, in welchem die Temperaturen als Ordinaten, die Zeiten
als Abszissen aufgetragen sind und die Linie a den Temperaturverlauf der Kühlraumluft,
die Linie b jenen des Kühlgutes während eines Zeitraums von 24. Stunden bezeichnet.
Der Arbeitsvorgang ist hierbei folgender: Bei der Inbetriebnahme der Anlage wird
zunächst der Kompressor in Betrieb gesetzt, welcher eine rasche I-Terabkühlung auf
die angestrebte Dauertemperatur ermöglicht - Abschnitt A, B -. Gleichzeitig
wird der Absorber beheizt, so daß das Kältemittel in ihm verdampft. Dabei wird die
Leitung io, welche zwischen Verdampfer 5 und Kocher i liegt, durch ein Absperrorgan
12 beliebiger Bauart abgeschlossen. Der Kondensator erhält bei diesem Betriebszustand
unter Druck stehenden Dampf des Kältemittels einerseits vom Kompressor 8 durch die
Leitung 9, andererseits vom Kocher i durch die Leitung 6. Dabei paßt sich der Verdichtungsdruck
des als Pumpe wirkenden Kompressors selbsttätig dem Verdampfungsdruck des Kochers
an, so daß die beiden Dampfströme bei ihrer Vereinigung gleiche Spannung aufweisen.
Steigt aus irgendwelchen Ursachen der Verdichtungsdruck des Kompressors über den
Verdampfungsdruck des Kochers, so hat dies lediglich zur Folge, daß der Druck auf
den Flüssigkeitsspiegel im Kocher und damit die Verdampfungstemperatur im Kocher
entsprechend erhöht werden.
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Die von den beiden Stellen dem entsprechend groß bemessenen Kondensator
zufließenden Dampfströme werden in diesem niedergeschlagen; das flüssige Kondensat
fließt durch die Leitung 7 in den Flüssigkeitsspeicher 3 und wird hier aufgespeichert,
so= weit es nicht durch das Regelventil q. dem Verdampfer 5 zugeleitet wird und
in diesem verdampft. Das Regelventil wird so eingestellt, daß die abfließende Kondensatmenge
bei entsprechender Verdampferleistung dem Ansaugvolumen des Kompressors entspricht.
Die in dem Sammler 3 allmählich aufgespeicherte Kältemittelmenge entspricht also
der während dieser Periode im Kocher i ausgeschiedenen Menge.
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Ist einerseits der Kochvorgang beendet und andererseits die gewünschte
Temperatur durch den Kompressor erreicht (Punkt B), so wird der Kompressor ausgeschaltet,
die
Leitungen 9 und i i werden durch die in der Zeichnung angedeuteten
Ventile geschlossen und die Leitung io zwischen Verdampfer und Kocher geöffnet.
Die Kühlung erfolgt jetzt ausschließlich durch Verdampfung des im Kreislauf der
Absorptionsanlage befindlichen Kältemittels, das während des vorhergegangenen Arbeitsabschnittes
im wesentlichen im Sammler 3 aufgespeichert wurde und nunmehr durch das Regelventil
q. dem Verdampfer 5 und aus diesem im dampfförmigen Zustande durch die Leitung io
dem Absorber i zuströmt, wo es von der Absorptionsflüssigkeit aufgenommen wird.
Dieser Vorgang erfolgt-während des Abschnittes B-C in Abb. z (Dauerkühlung). Bei
C ist die Absorption beendet. Der Kochvorgang setzt bei D wieder ein. Man kann nun
entweder sofort den Kompressor einschalten oder, wie in der Abbildung angedeutet
ist, eine angemessene Pause zwischenschalten, während welcher die Temperatur der
Kühlraumluft allmählich ansteigt (Abschnitt C-D). Die Einschaltung des 'Kompressors
erfolgt jedoch spätestens in dem Punkte, in welchem sich die Temperaturlinien der
Luft und des Kühlgutes schneiden (Punkt D), damit ein Ansteigen der Lufttemperatur
über diejenige des Kühlgutes mit Sicherheit vermieden wird. In diesem Punkt beginnt
der Kreislauf von neuem. Es genügt jedoch . für den Dauerbetrieb eine entsprechend
kürzere Betriebszeit des Kompressors, da die Ausgangstemperatur hierbei schon erheblich
tiefer liegt als bei -der erstmaligen Inbetriebnahme oder bei vorübergehender besonders
starker Inanspruchnahme des Kühlraumes. Zweckmäßig werden die beiden Maschinensysteme
so bemessen, daß der gesamte Kreislauf einen Zeitraum von :.4 Stunden umfaßt.
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Man kann beide Systeme auf den gleichen Verdampfer arbeiten lassen
oder in jedes der beiden Systeme einen besonderen Verdampfer einschalten.