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Absorptionskälteapparat Die Erfindung betrifft einen Absorptionskälteapparat,
in dem ein druckausgleichendes indifferentes Gas umläuft und bei welchem die Verdampfung
des Kältemittels in = zwei oder mehreren räumlich voneinander getrennten, indifferenten
Hilfsgas enthaltenden Verdampfern durchgeführt wird, und besteht darin, daß ein
mit tiefer Temperatur betriebener Verdampfer zur Eiserzeugung und ein anderer mit
höherer Temperatur betriebener Verdampfer zur eigentlichen Raumkühlung eines von
dem Apparat zu kühlenden Schrankes benutzt wird. -Diese Einrichtung ist für Kälteapparate,
in denen ein indifferentes Gas umläuft, von besonderer Bedeutung insofern, als dadurch
nicht nur die für Haushaltungsschränke erwünschte Tieftemperatur für schnelle Eisherstellung
erzielt wird, sondern gleichzeitig auch eine allgemeine Verteilung der Kälteleistung
in solcher Weise, daß der Apparat mit einem sehr guten Wirkungsgrad arbeitet.
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Bei gewöhnlichen Absorptionsmaschinen, in denen kein Hilfsgas umläuft,
ist es unmöglich, mit zwei hintereinanderliegenden Verdampfern von verschiedener
Temperatur zu arbeiten, ohne besondere Vorkehrungen hierfür zu treffen, was aus
der folgenden Überlegung hervorgeht.
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Bei - io ° hat Ammoniak einen Druck von etwa 3 Atm., bei o° etwa 5
Atm. Stellt man sich nun zwei Verdampfer vor, die in offener Verbindung miteinander
stehen und flüssiges Kältemittel enthalten, und versucht, mit dieser Anordnung verschiedene
Temperaturen in den beiden Verdampfern, z. B. in einem Verdampfer - io°, im andern
o° zu erzielen, so ist dies nicht ohne weiteres möglich.
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Es müßte nämlich dann der erste Verdampfer etwa 3 Atm., der zweite
aber etwa 5 Atm. Druck haben. Bei einer solchen Druckverteilung würde aber das Gas
von dem Hochtemperaturverdampfer mit o° und 5 Atm. sofort in den Niedertemperaturverdampfer
mit - io° und 3 Atm. strömen und einen Druckausgleich herbeiführen, was wiederum
dieselbe Temperatur in beiden Verdampfern bedingen würde. Es ist daher bei gewöhnlichen
Absorptionsapparaten mit zwei Verdampfern nicht möglich, in diesen verschiedene
Temperaturen zu halten, es sei denn, daß man durch Drosselventile verschiedene Drücke
darin hält.
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In einem Absorptionskälteapparat, der mit indifferentem Gas arbeitet,
kann der für diese verschiedenen Temperaturen notwendige Druckunterschied zwischen
den Verdampfern durch das Gas erzeugt werden. Wenn beispielsweise in eincm solchen
Apparat der Gesamtdruck 13 Atm. beträgt, so kann man den einen Verdampfer so dimensionieren
und seine Wärmeaufnahmefähigkeit sowie die Umlaufsgeschwindigkeit und den Grad der
Auswaschung des Hilfsgases im Absorber so bestimmen, daß im ersten Verdampfer ein
Partialdruck des Hilfsgases von io Atm., ein Partialdruck des Kältemittels von 3
Atm. und demzufolge eine Temperatur von etwa - io° erhalten wird. Den zweiten Verdampfer
kann man durch Anwendung derselben Mittel so ausbilden, insbesondere
seine
Wärmeaufnahmefähigkeit so bemessen, daß darin ein Kältemittelpartialdruck von etwa
5 Atm. und eine Verdampfertemperatur von o° herrscht. TrotzdemströmendieGasmassennicht
in den ersteren kälteren Verdampfer zurück, eben weil das Hilfsgas die Druckdifferenzen
selbsttätig ausgleicht bzw. Druckunterschiede im Totaldruck überhaupt nicht aufkommen
läßt. Der Effekt ist also der, daß bei Apparaten mit druckausgleichendem Hilfsgas
zwei Verdampfer in vollkommen offener Verbindung miteinander stehen und trotzdem
verschiedene Partialdrücke des Kältemittels und damit verschiedene Temperaturen
aufweisen können. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß ein wesentlicher Teil des
verflüssigten Kältemittels bei höheren Temperaturen zur Verdampfung gebracht werden
kann, was bekanntlich bei Durchführung eines Kälteprozesses einen günstigen Wirkungsgrad
ergibt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Der Apparat besteht im wesentlichen. aus dem Kocher K, dem Wasserabscheider
w, Kondensator c, einem kleineren Verdampfer v und einem größeren Verdampfer H sowie
dem Absorber A.
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Im Kocher befindet sich ein Gemisch eines Kältemittels mit einem Absorptionsmittel,
z. B. Wasser und Ammoniak. Durch Wärmezufuhr wird Ammoniak ausgetrieben und nach
Durchgang durch den Wasserabscheider w im Kondensator c in üblicher Weise verflüssigt.
Das flüssige Kältemittelkondensat gelangt durch die Leitung i in den Verdampfer
v. Zu diesem tritt durch eine andere Leitung 3 ein indifferentes Gas, z. B. Wasserstoff,
das in dem Absorber A vom dampfförmigen Kältemittel befreit ist. Die Verdampfung
im Verdampfer v ist verhältnismäßig intensiv und liefert sehr tiefe Temperaturen,
da das hier eintretende Kältemittelkondensat mit verhältnismäßig reinem Wasserstoff
zusammentrifft. Das Gemisch von Wasserstoff und schon verdampftem Kältemittel tritt
dann aus dem Verdampfer v in den Verdampfer H ein. Dieser Verdampfer arbeitete bei
höheren Temperaturen, denn es findet in ihm Verdampfung von Kältemittel bei einem
höheren Partialdruck als im Verdampfer v statt, weil ja das Kältemittel hier in
ein bereits Kältemitteldämpfe enthaltendes Gasgemisch hineinverdampft. Im Verdampfer
H ,wird nunmehr derjenige Teil des Ammoniaks verdampft, der im Verdampfer v noch
nicht zur Verdampfung gelangt war. Das Gemisch von Wasserstoff und Ammoniakdampf
tritt aus dem unteren Teil 4 des Verdampfers H durch die Leitung 5 zum Absorber,
wird hier durch die durch die Leitung 7 kommende arme Lösung vom Ammoniak befreit,
so daß das indifferente Gas, in diesem Falle also Wasserstoff, durch die Leitung
3 wieder zum Verdampfer v zurücktreten kann. Die reiche Lösung gelangt durch die
Leitung 6 in den Kocher und wird hier wieder ausgekocht.
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Die beiden Verdampfer v und H sind gemäß der Erfindung
ihrem Zweck entsprechend verschieden ausgebildet. Der Verdampfer v dient zur Herstellung
von Eis und ist zu diesem Zwecke mit einem metallischen Kühlkörper B umgeben, in
dem einzelne kleine Kästchen oder Röhren mit zu gefrierendem Wasser eingeschoben
werden können. Infolge der sehr tiefen Temperatur, die in diesem Verdampfer herrscht,
tritt ein Gefrieren des Wassers verhältnismäßig schnell ein, besonders wenn der
Eisbereiter unmittelbar mit einer Wärmeisolation verkleidet ist.
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Der Verdampfer H, welcher bei höherer Temperatur arbeitet und der
eigentlichen Raumkühlung dient, ist von dem Eiserzeugungsverdampfer durch eine Wärmeisolierung
getrennt und besitzt außerdem einen Wärmeübertragungskörper in, der mit Rippen oder
ähnlichen Einrichtungen versehen sein kann, um die Raumkühlung zu vermitteln. Die
Abmessungen des Verdampfers v werden zweckmäßig so gewählt, daß, solange noch Wasser
in den Kästen vorhanden ist, also o° oder mehr in diesen Kästen herrscht, im Verdampfer
v etwa -=o° bis - 13 ° herrscht und noch ein Teil des flüssigen Kältemittels in
den zweiten Verdampfer H überläuft, in dem höhere Temperatur herrscht. Dieser höheren
Temperatur wegen kann hier das in v nicht verdampfte Kältemittel in die hier vorhandene
Mischung von Hilfsgas und Kältemitteldampf diffundieren und Kälte zur Kalthaltung
des Schrankes erzeugen. Ist aber in den Eiskästen des Eisbereiters v das Wasser
zu Eis gefroren und nimmt dies negative Temperaturen an oder sind die Eiskästen
leer, so sinkt die Temperatur in v weiter, und zwar nunmehr so weit, bis praktisch
hier überhaupt keine Verdunstung von Kältemitteln mehr eintritt. Beispielsweise
nimmt bei etwa - 30' das aus dem Rohr3 austretende Hilfsgas überhaupt kein
Ammoniak mehr auf. Praktisch wird dann also in der Zeit, in der kein Eis hergestellt
wird, die gesamte Ammoniakmenge bei- der günstigeren wärmeren Temperatur im Verdampfer
H zur Kalthaltung des Schrankes gebraucht.
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Die Verdampfer v und H sind in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
hintereinandergeschaltet, sie können auch parallel geschaltet sein.