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Absorptionsmaschine Es sind Absorptionsmaschinen bekannt, hei denen
der Druckunterschied zwischen Verdampfer und Absorber einerseits und zwischen Austreiber
und Kondensator bzw. Resorber andererseits durch Zumischung eines neutralen Gases
mehr oder weniger ausgeglichen ist. Das neutrale Gas wurde naturgemäß nur dem Gasraum
hinzugefügt, der Verdampfer und Absorber umfaßt, während die Dampfräume, in denen
das Arbeitsmittel ausgetrieben und verflüssigt wurde, von dem neutralen Gas frei
blieben. Sowohl die Absorptionslösungen wie das zuheIrtiscltte Gas werden dabei
in geschlossenen Kreisläufen zum Umlauf gebracht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt auch die der Entgasung vorangehende
Absorption, oder umgekehrt. die der Absorption nachfolgende Austreibung wenigstens
teilweise in Gegenwart eines neutralen Gases. ()der allgemein ausgedrückt, es verdampft
Arbeitstttittel innerhalb eines Temperaturbereichs und einer Partialdruckzone aus
eitler Absorptionslösung heraus in Gasgemisch hinein und wird innerhalb eines anderen
Temperaturbereiches und einer anderen Partialdruckzone von einer Absorptionsliisung
desselben Konzentrationsbereichs aus Gasgemisch heraus wieder absorbiert. ''den
erreicht dadurch eine Befreiung von den Beschränkungen, denen die bisherigen Absorptionsmaschinen
mit Gasbeimischung unterliegen, "und gewinnt eine größere Anpassungsfältigkeit an
verschiedenartige Forderungen der Praxis.
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Erhält beispielsweise der Resorber Gasbeimischung. so hängt, der Temperaturbereich,
in dem die Absorptionswärme abgegeben wird, außer von dem Druck und der Konzentrationsänderung
auch von der im Resorber umlaufenden Menge des Gases ab und kann daher durch entsprechende
Bemessung des Umlaufes innerhalb weiter Grenzen beliebig gewählt werden. Ist die
mittlere Temperatur des Resorbers nicht viel höher als die des Entgasers, und läßt
man nur wenig Lösung im Resorbersvstetn, also zwischen Resorber und Entgaser, umlaufen,
so kann der Resorber in den Gasumlauf zwischen Entgaser und Absorber mit einbezogen
werden, und zwar so, daß das aus dem Ente gaser kommende Gasgemisch nach Aufnahme
von ausgetriebenem Arbeitsmittel zunächst den Resorber durchläuft, um dann in den
Absorber zu gelangen. Ein besonderes Mittel für den Gasumlauf im Resorber ist dann
nicht erforderlich.
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Wird der Umtrieb des Gases in an sich bekannter Weise durch Einleitung
von unter höherem Druck ausgetriebenem Arbeitsmittel in das Gasutnlaufsvstem (mittels
Düse und Difftzsor; bewirkt, so ist es besonders
zweckmäßig, den
Düsendampf, nicht wie bisher vor dem Absorber, sondern vor dem Resorber in das zum
Umlauf zu bringende Gasgemisch einzuleiten. Der Düsendampf wird dann bereits im
Resorber absorbiert und geht somit der Kälteleistung nicht verloren. Es kann daher
auch ein beliebig großer Teil, ja das ganze ausgetriebene Gas zur Bewegung des Gasgemisches
mittels der Düse herangezogen werden, so daß man verhältnismäßig hohe Gasgemischgesc;h:windigkeiten
und enge Leitungsquerschnitte anwenden kann.
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Erhält auch der Austreiber Gas beigeinischt, das beispielsweise zwischen
dem Austreiber und dem Resorber in einem besonderen Gasumlaufsystem zirkuliert,
so läßt sich im Austreiber durch Partialdruckerniedrigung im zuströmenden Gasgemisch
eine weitgehende Entgasung erreichen, wie sie für die Wirkung im Absorber von hohem
Wert ist, und zwar ohne das man mit der Endtemperatur des Antreibers so hoch hinaufgehen
müßte wie ohne Gasbeimischung. Diese Erniedrigung der Endtemperatur des Austreibers
ist wegen der Gefahr der Zersetzung von Ammoniak bei hohen Temperaturen, insbesondere
bei luftgekühlten Maschinen, von Nutzen. Die Wirkung ist besonders stark, wenn man
das Gasgemisch im Gegenstrom zur Lösung umlaufen läßt, so daß das im Resorber von
Arbeitsmittel möglichst weitgehend befreite Gasgemisch zuerst mit der den Austreiber
verlassenden Lösung zusammengebracht wird. Die Befreiung des dem Resorber zuströmenden
Gasgemisches von mitverdainpftem Lösungsmittel erfolgt zweckmäßigerweise durch Abkühlung
mittels Wärmeaustausch mit dem Gasgemisch, das dem Austreiber zuströmt.
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Der Umlauf des Gasgemisches kann in einfacher Weise durch den Auftrieb
bewirkt werden, den e4 durch die Erwärmung im Austreiber erfährt. Der Resorber ist
-zur Erleichterung dieses Umlaufs räumlich höher anzuordnen als der Austreiber,
und als beigemischtes Gas sind besonders solche Gase günstig, die schwerer sind
als das gasförmige Arbeitsmittel.
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Die zuletzt beschriebene Anordnung, also eine Absorptionsmaschine
mit Beimischung neutralen Gases im Entgaser und Absorber einerseits und Austreiber
und Resorber andererseits, ist in Abb. i der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Mit K ist der Austreiber, mitA der Absorber, mit R der Resorber und mit E der Entgaser
bezeichnet. Die Flüssigkeitsumläufe sind durch schwache ausgezogene Linien, die
Gasgemischumläufe durch starke strichpunktierte Linien angedeutet. Die Umlaufrichtung
läßt sich an Hand der Pfeile verfolgen. Als Lösungsmittel sei beispielsweise Schwefelsäure,
als Arbeitsmittel Wasser und als neutrales Gas im Austreiber und Resorber Stickstoff
und im Eiitgaser und Absorber Wasserstoff angenoininen. Die vom Austreiber K dem
Absorber A zuströmende, von Wasser weitgehend befreite Schwefelsäurelösung tauscht
ihre Wärme mit der vom Absorber dem Austreiber zuströmenden, an Arbeitsmittel reicheren
Lösung aus. Ebenso steht die vom Resorber zum Entgaser strömende stark wasserhaltige
Lösuzig im Wärmeaustausch mit der vom Entgaser zum Resorber zurückkehrenden Lösung.
Die Andeutung des Wärmeaustausches in den Kreisläufen der Gasgemische ist in der
Zeichnung zwecks Vereinfachung unterblieben.
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Die Maschine arbeitet folgendermaßen: Durch Zufuhr von Wärme an die
wässerige Schwefelsäurelösung im Austreiber K ent-Wickelt sich Wasserdampf in den
beigemischten Stickstoff hinein. Die durch die Ausdainpfung konzentrierter geworden
Schwefelsäure gelangt sodann in den Absorber. Das durch die Berührung mit der Lösung
im Austreiber erwärmte und außerdem noch durch die Aufnahme von Wasserdampf leichter
gewordene stickstoffhaltige Gasgemisch steigt in den höher liegenden Resorber R
hinauf und gibt dort den ini Austreiber aufgenommenen Wasserdampf an die aus dem
Entgaser kommende schwach konzentrierte Schwefelsäurelösung ab. Die entstehende
Absorptionswärme wird durch Kühlwasser oder Luft abgeführt. Das von Wasserdampf
mehr oder weniger befreite Gasgemisch kehrt in den Austreiber zurück, und die durch
Wasseraufnahme verdünnte Schwefelsäure geht in den Entgaser E, wo sie den aufgenommenen
Wasserdampf an den beigemischten Wasserstoff unter entsprechender Kälteleistung
abgibt. Das Gasgeiniscn wird dadurch schwerer und sinkt in den Absorber A, wo der
Wasserdampf von der aus dem Austreiber K kommenden konzentrierten Schwefelsäure
unter Wärmeentwicklung, die wieder an Kühlwasser oder Luft abzuführen ist, absorbiert
wird. Das von Wasserdampf befreite und im Absorber erwärmte Gasgemisch steigt wieder
in den Entgaser auf. Die Lösung und das Gasgemisch strömen in allen Gefäßen im Gegenstrom
zueinander.
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Da die Gasumläufe zwischen Entgaser und Absorber einerseits und zwischen
Austreiber und Resorber andererseits bei. dein Beispiel der Abb. i getrennt sind,
!kann auch der Gesamtdruck in den beiden Gasumlaufsvstemen verschieden hoch sein.
Der Druckunterschied kann dann beispielsweise durch Flüssigkeitssäulen aufrechterhalten
werden, indem inan
hei Unterdruck für Absorber diesen höher legt
als den Austreibet und entsprechend den Entgaset höher als den Resorber. Es läßt
sich jedoch nicht immer verhindern, daß Gas aus dem Gasgenrischinnlaufsystem höheren
Druckes in das Gasgetnischumlaufsvstem gei ingeren Druckes gelangt und Druckschwankungen
auftreten. Um besondere \-i ittel wie I# lüssigkeitsstrahlpumpen u. dgl. zur Rückbeförderung
des Gases zu vermeiden, was besonders bei kleineren Einheiten wünschenswert ist,
wird man in solchen Fällen besser auf jeden Druckunterschied verzichten und völlige
Druckgleichheit zwischen den verschiedenen Gasurnlaufsvstenien durch eine Zwischenverbindung
herbeiführen. ( In der Zeichnung ist diese Zwischenverbindung zur Erleichterung
der G'beisichtlichkeit fortgelassen.) Die dadurch erhöhte Tendenz zur Vermischung
der Gase macht NIaßnalinien zur Trennung notwendig, die sich erübrigen, wenn man
in den verschiedenen Gasumlaufsvstemen dasselbe neutrale Glas zui Beimischung verwendet,
wobei die Mittel zur Erzeugung des Gasumlaufes derL veränderten Bedingungen anzupassen
sind.
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Maschinen der beschriebenen Art sind von jeder Beschränkung in der
Wahl des Druckes frei. Maschinen mit Schwefelsäure als Lösungsmittel und Wasser
als Arbeitsmittel können beispielsweise ebensogut mit einem Gesamtdruck von o,i
oder o,2 at abs wie auch finit Atniospli:irendruck oder mit einem die Atmosphäre
übersteigenden Druck betrieben werden, und zwar ohne bewegliche Teile oder große
Bauhöhen in den Kauf nehmen zu müssen. Die Erhöhung des Druckes ist aber die Voraussetzung
für eitre möglichst weitgehende Ersparnis an Antriebswärme, wie sich gleich -zeigen
wird.
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Bisher war vorausgesetzt, daß das gasförmige Arbeitsmittel, das im
Resorber bei dein durch die Temperatur gegebenen Partialdruck aus dem Gasgemisch
heraus von der Lösung absorbiert wird, aus der es im gleichen Konzentrationsbereich
in das Gasgeinrisch hinein in einer Zone niedrigeren Paitialdruckes wieder verdampft,
im Austreibet unter einem dein Partialdruck des Resorbers entsprechenden Druck entwickelt
und dem Gasgemisch zugeführt wurde. Die Erfindung gewinnt jedoch noch erheblich
an Tragweite, wenn man in der Absorptionsmaschine eine dritte Druck- oder Partialdruckzone
vorsieht, bei der Arbeitsmittel ausgetrieben und verflüssigt wird. Die Verflüssigung
kann dabei in dieser Zone höchsten Drucks ebensowohl durch reine Kondensation wie
durch Absorption in einer Löung erfolgen, und man kann diese Zone von der Beimischung
neutralen Gases ausschließen oder sie auch daran teilnehmen lassen.
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Durch die Hinzunahme der dritten Druckzone ergeben sich mehrere wesentliche
Fortschritte, die an Hand weiterer` Abbildungen erläutert werden sollen. Der eine
besteht darin, daß das Arbeitsmittel, das (vgl. Abb. 2) dem gasberührten Resorber
R, zwecks späterer Wiederverdampfung im Entgaset E, zugeführt wird, nicht dem Austreibet
K, sondern vielmehr einem mit Kondensat der höheren Druckstufe beschickten Verdampfer
y' entnommen wird, in dem es bereits einmal Kälte geleistet hat, so daß das einmal
mit einem betimmten Wärmeaufwand ausgetriebene Arbeitsmittel zweimal Kälte leistet.
Die Kälteleistung läßt sich dadurch erheblich steigern. In der so entstandenen Zone
mittleren Partialdruckes vermittelt der Kreislauf des Gasgemisches einen Austausch
von Arbeitsmittel zwischen zwei Räumen, in deren einem (dem Verdampfer h) bei höherer
Temperatur verflüssigtes Arbeitsmittel unter Kälteleistung verdampft und in deren
anderem (dem Resorber R) das Arbeitsmittel unter Wärmeabfuhr von einer Lösung absorbiert
wird, aus der heraus es (im Eritgaser E) bei tiefer Temperatur wieder in neutrales
Gas hinein verdampft.
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Die Lösung gleichen Konzentrationsbereichs macht dabei einen Kreislauf
durch, bei welchem sie nacheinander in den Temperaturbereich der Kälteerzeugung
(Entgaset E) und in den Temperaturbereich der Warrmeabgabe an die Leingebung bei
mittlerer Temperatur (Resorber R) gelangt. Das Arbeitsmittel (als solches wird für
Abb. 2 und die Ausführungsbeispiele der späteren Abbildungen Ammoniak, als Lösungsmittel
Wasser angenommen) wird im Austreibet IC durch Wärmezufuhr ausgetrieben, geht als
Gas oder Dampf (punktierte Linie) in den Kondensator C, wird dort unter Wärmeabgabe
verflüssigt und gelangt dann gestrichelte Linie) in den Verdampfer L', wo es unter
Kälteleistung in das zwischen dem Resorber R und dem V erdainpfer Y' unilaufende
Gasgemisch hinein verdampft. Aus diesem Gasgemisch heraus wird das Arbeitsmittel
ini Resorber R unter erneuter Wärmeabfuhr durch Absorption von der zwischen dein
Entgaset E und dem Resorber R umlaufenden Lösung nochmals verflüssigt und gelangt
dann in den Eritgaser L. Hier wird es unter erneuter Kälteleistung in das zwischen
dem Entgaset E und dem Absorber A unilaufende Gasgeinisch hinein verdampft. Schließlich
wird es im Absorber A aus dein Gasgemisch heraus von der zwischen dem Austreibet
K und dem Absorber A umlaufenden Lösung unter Wärmeabfuhr wieder absorbiert.
Ein
weiterer Fortschritt ergibt sich bei der Verwendung einer derartigen Absorptionsmaschine
zur Wärmeleistung bei höherer Temperatur. Die Verwendung von Absorptionsmaschinen
zu diesem Zweck ist an sich bekannt. Die Wärmeleistung entsteht beim Gegenstand
der Erfindung bei der höchsten Temperatur dadurch, dali Arbeitsmittel aus Gasgemisch
heraus in einer Lösung absorbiert wird. Im Austreiber wird die Wärme bei mittlerer
Temperatur zugeführt, in dem zugehörigen Absorber bei der höchsten Temperatur abgeführt.
Auch hier wird man finit Vorteil die dritte Zone höheren Drucks vorsehen, so daß
der Pa rtialdruck, bei dem das Arbeitsmittel von der Lösung gleichen Konzentrationsbereichs
aus dein Gasgemisch heraus bei hoher Temperatur absorbiert wird, niedriger ist als
der höchste Verflüssigungsdruck bei der gleichen hohen Temperatur, aber höher als
der Partialdruck, bei dem das Arbeitsmittel aus dieser Lösung wieder in neutrales
Gas hinein verdampft. Man ist dann in der Lage, das Arbeitsmittel, das von der bei
hohem Druck konzentrierten Lösung abgegeben werden muß, um ihre Absorptionsfähigkeit
wieder herzustellen, statt sogleich dem Absorber, vielmehr dein bei mittlerem Partialdruck
absorbierenden Resorber zuzuführen, in dem es zum zweitenmal Wärme leisten kann,
um dann erst in dem bei dem niedrigsten Partialdruck arbeitenden Entgaser das Gas
abzugeben, das dem Absorber zugeführt wird. Die Absorptionswärme braucht daher nur
einmal bei tiefer Temperatur abgeführt zli werden, und man spart gleichzeitig an
Austreibungswärme bei mittlerer Temperatur für die gleiche Wärmeleistung bei hoher
Temperatur. In der Zone mittleren Partialdrucks vermittelt also der Kreislauf des
Gasgemisches einen Austausch von Arbeitsmittel zwischen zwei Räumen, in deren einem
bei höherer Temperatur verflüssigtes Arbeitsmittel unter Wärmezufuhr bei mittlerer
Temperatur verdampft und in deren anderem das Arbeitsmittel unter Wärmeleistung
bei hoher Temperatur von einer Lösung absorbiert wird, aus der heraus es bei mittlerer
Temperatur wieder in neutrales Gas hinein verdampft.
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Die Lösung gleichen Konzentrationsbereichs macht dabei einen Kreislauf
durch, bei welchem sie nacheinander in den Temperaturbereich der Wärmeabgabe bei
mittlerer Temperatur gelangt.
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Die Anordnung der dritten Zone höheren Druckes ermöglicht ferner,
die Temperatur der Wärmezufuhr in Maschinen, die Kälte leisten sollen, weitgehend
zu erniedrigen. Diese Aufgabe, die z. Y. dann vorliegt, -wenn man zum Antrieb der
Maschine finit Abwärme auskommen muß und doch tiefe Temperaturen erreichen will,
läßt sich unter der Voraussetzung, daß Arbeitsmittel in Gegenwart eines neutralen
Gases ausgetrieben wird, dadurch lösen, daß man den Partialdruck, bei dem das Arbeitsmittel
aus der Lösung gleichen Konzentrationsbereichs in das neutrale Gas hinein verdampft,
höher wählt als den Partialdruck, bei dein das Arbeitsmittel von dieser Lösung aus
dein Gasgemisch absorbiert wird, aber niedriger als den Verflüssigungsdruck. Dieser
Fall ist in der Zeichnung durch Abb. 3 veranschaulicht, und zwar ist beispielshalber
auch in der Zone des höchsten Druckes Gas beigemischt. Es wird durch diese Anordnung
die Möglichkeit geschaffen, daß das im Austreiber Ii 1 in der mittleren Partialdruckzone
ausgetriebene Arbeitsmittel, anstatt in einen Kondensator oder Resorber zu gehen,
unter Vermittlung des Gasgemisches, in das hinein es bei der Austreibung verdampft
ist, in einen Absorber Al gelangt, wo es bei mittlerer Temperatur und mittlerem
Partialdruck wieder absorbiert wird. Da der Partialdruck in dieseln Absorber A1
dem Partialdruck im Austreiber K, entspricht, also wesentlich höher ist als in dein
zum Austreiber Ist gehörigen zweiten Absorber A2, dessen Partialdruck dem Entgaser
E entspricht, so wird auch eine erheblich stärkere Anreicherung der Lösung an Arbeitsmittel
die Folge sein. Dadurch wird die Temperatur in dem bei höherem Druck arbeitendem
Austreiber K, wesentlich herabgesetzt, ohne daß die erreichbare Temperatur der Kälteleistung
dadurch beeinträchtigt -wird. In der Zone mittleren Partialdrucks vermittelt der
Kreislauf des neutralen Gases einen Austausch von Arbeitsmittel zwischen zwei Räumen,
in deren einem, dem Absorber A,., Arbeitsmittel unter Wärmeabfuhr von einer Lösung
absorbiert wird, aus der es bei höherer Temperatur im Austreiber k, wieder ausgetrieben
wird, und in deren anderem, dem Austreiber K_, das Arbeitsmittel unter Wärmezufuhr
aus einer Lösung ausgetrieben wird, von der es bei mittlerer Temperatur im Absorber
A_ aus Gasgemisch heraus absorbiert -wurde.
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Die Lösung gleichen Konzentrationsbereiches macht dabei einen Kreislauf
durch, bei welchem sie nacheinander in den Temperaturbereich der Wärmeabgabe (an
die Umgebung) bei mittlerer Temperatur (Absorber A:) und in den Temperaturbereich
der Wärmezufuhr durch Heizung (Austreiber K_) gelangt.
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Wenn, wie in dem zugrunde gelegten Beispiel, auch in der Zone des
höchsten Druckes Gas beigemischt ist, so sind außerdem noch zwei weitere Kreisläufe
von Lösungen vorhanden, bei denen Arbeitsmittel aus einer Absorptionslösung
heraus
in Gasgemisch hinein innerhalb eines Temperaturbereichs und einer Partialdruckzone
verdampft und von der Absorptionslösung in demselben Konzentrationsbereich aus Gasgemisch
heraus innerhalb eines anderen Temperaturbereichs und einer anderen Partialdruckzone
wieder absorbiert wird, nämlich sowohl die -zwischen dem Austreiber K 1 und dem
Absorber A, wie auch die zwischen dem Resorber R und dem Entraser E zirkulierende
Lösung. Ließe man die Gasbeimischung in der Zone des niedrigsten Partialdrucks,
also zwischen A." und E, fort, wobei man die Druckunterschiede durch Flüssigkeitssäulen
ausgleichen könnte, so würden lediglich bei der zwischen A, und K1 zirkulierenden
Lösung die Aggregatzustandsänderungen der Verflüssigung (durch Absorption) und Verdampfung
(Austreibung) in Gegenwart neutralen Gases stattfinden. Und wollte man den Druckunterschied
in der mittleren Partialdruckzone, also zwischen dem austreiber I(" und dem Absorber
A, durch Flüssigkeitssäulen (oder Pumpen) aufrechterhalten, anstatt ihn durch Gaszumischung
auszugleichen, so bliebe nur die zwischen dem lZesorber R und dem Entgaser E zirkulierende
Lösung als eine solche übrig, bei der die Aggregatzustandsänderungen in Gegenwart
eines neutralen Gases stattfinden. Maßnahmen der angedeuteten Art können bei großen
Anlagen in Frage kommen, sei es, um Wärmequellen verschiedener Höhenlage in einheitlichen
Maschinen auszunutzen oder um in verschiedenen Höhenlagen Kälte (Kühlhäuser) oder
im Fall der Wärmeleistung Wärme (Zentralheizung) zu erzeugen. Bei kleineren Anlagen
wird man es dagegen wieder vorziehen, durch Zwischenverbindungen vollkommenen Druckausgleich
zwischen den verschiedenen Gasumlaufsvstemen herzustellen.
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Ist die Wärmeleistung der Zweck der Anlage, so wird mit der gleichen
Anordnung, bei der der Partialdruck, bei dem das Arbeitsmittel aus derLösung gleichen
Konzentrationsbereichs in das neutrale Gas hinein verdampft, höher ist als der Partialdruck,
bei dem das Arbeitsmittel von dieser Lösung aus dein Gasgemisch heraus absorbiert
wird, aber niedriger als der Verflüssigungsdruck wieder die entgegengesetzte Aufgabe
gelöst, nämlich eine wesentlich höhere Temperatur der Wärmeleistung erzielt. Das
bei mittlerem Partialdruck im Temperaturbereich der Wärmeaufnahme bei mittlerer
Temperatur entwickelte Arbeitsmittel wird dann nicht bei hoher Temperatur verflüssigt,
sondern es wird unter Vermittlung des neutralen Gases bei tiefer Temperatur verflüssigt,
und die so erzielte starke Konzentration der Lösung ermöglicht es, das Arbeitsmittel
sodann im Temperaturbereich der Wärmeaufnahme bei mittlerer Temperatur unter einem
so hohen Druck auszutreiben, daß durch die nachfolgende Absorption in der bei dem
niedrigsten Partialdruck entgasten Lösung eine wesentlich höhere Temperatur der
Wärmeleistung erzielt wird, als es ohne Verwendung der angegebenen Mittel möglich
ist. In der Zone mittleren Partialdrucks vermittelt der Kreislauf des neutralen
Gases einen Austausch von Arbeitsmittel zwischen zwei Räumen, in deren einem Arbeitsmittel
unter Wärmeabfuhr bei tiefer Temperatur von einer Lösung absorbiert wird, aus der
es bei mittlerer Temperatur aber höherem Druck oder Partialdruck wieder ausgetrieben
wird, und in deren anderetn das Arbeitsmittel unter Wärmezufuhr bei mittlerer Temperatur
aus einer Lösung ausgetrieben wird, von der es bei tiefer Temperatur und niedrigerem
Partialdruck aus Gasgemisch heraus absorbiert wurde.
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Die Lösung gleichen Konzentrationsbereichs macht dabei einen Kreislauf
durch, bei welchem sie nacheinander in den Temperaturbereich der Wärmeaufnahme bei
mittlerer Temperatur und den Temperaturbereich der Wärmeabgabe bei tiefer Temperatur
gelangt.
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Es ist nicht erforderlich, daß die Lösung. wie es in den bisherigen
Beispielen angenommen war, aus dein Raum, in dem sie Arbeitsmittel aus Gasgemisch
aufgenommen hat, sogleich unmittelbar in den Raum zurückkehrt, in dem sie das aufgenommene
Arbeitsmittel in demselben Konzentrationsbereich wieder in Gasgemisch hinein verdampft.
Vielmehr ist es möglich und trägt zur Vereinfachung des Flüssigkeitsumlaufs bei,
die Lösung aus dem Raum, in dem sie Arbeitsmittel in einer mittleren Partialdruckzone
aufgenommen hat, in einen Raum gelangen zu lassen, in dem sie in demselben Temperaturbereich,
aber bei höherem Druck oder Partialdruck weiterhin Arbeitsmittel aufnimmt. Die dadurch
stärker konzentrierte Lösung gelangt dann zunächst in den Raum, wo sie in einem
Bereich niedrigerer Temperatur und in der mittleren Partialdruckzone Arbeitsmittel
an Gasgemisch abgibt, um schließlich in den Raum zu gelangen, wo sie in dem der
Gasaufnahme im ersten Raum entsprechenden Konzentrationsbereich weiter Arbeitsmittel
an Gasgemisch abgibt. Allgemeiner ausgedrückt, man kann die Flüssigkeitsumläufe
so vereinigen, daß alle drei Partialdruckzonen von der Lösung, die zwischen zwei
Temperaturbereichen umläuft, durchmessen werden.
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Die Abb. 4. der Zeichnung veranschaulicht ein Beispiel für diesen
Fall, und zwar möge
als Arbeitsmittel Ammoniak, als Lösungsmittel
Wasser und als neutrales Gas in allen drei Gaskreisläufen Stickstoff vorausgesetzt
«-erden. Die Gaskreisläufe mögen durch Zwischenverbindungendruckausgeglichen sein.
In der Abbildung sind diese Zwischenverbindungen zwecks Vereinfachung wieder fortgelassen.
Das im Austreiber h unter Wärmezufuhr ausgetriebene Ammoniak gelangt unter Vermittlung
eines Gaskreislaufs in den Resorber R, In diesem wird das Arbeitsmittel von einer
Lösung aufgenommen, die zunächst in den Entgaser El gelangt, der durch einen Gasumlauf
mit dem Resorber R., verknüpft ist. Das in dem Entgaser El in Gasform übergegangene
Arbeitsmittel wird von der durch den - Resorber R, strömenden Lösung wieder absorbiert.
Die Lösung ist hierzu imstande, da sie nach dem Entgaser E, zunächst in den Entgaser
E, gelangt, wo sie durch einen Gaskreislauf, der mit dem Absorber A in Verbindung
steht, unter einem niedrigen Partialdruck weitgehend entgast wird, so daß sie mit
einer geringen Konzentration in den Resorber R., eintritt. Von dein Resorber R,
gelangt dann- die Lösung in den Resorber I21 zurück, wo sie unter' dem im Austreiber
K erzeugten Partialdruck die starke Ammoniakkonzentration erhält, die sie befähigt,
bereits im Entgaser E, unter dem mittleren Partialdruck des Resorbers R., Kälte
zu leisten.
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In der ganzen Maschine kann ein wesentlich geringerer Druck herrschen,
als dem Dampfdruck des reinen Ammöniaks entspricht. Andererseits kann dieser Druck
auch wesentlich überschritten werden. Namentlich bei hohem Druck in der Maschine
kann es erforderlich werden, die ,Menge der zwischen dein Resorber R, und dem Entgaser
El zirkulierenden Lösung kleiner zu machen als die ,Menge der zwischen dem Resorber
R., und dem Entgaser E_ umlaufenden Lösung. Durch eine Abzweigung zwischen den die
Gefäße R., und R, einerseits und El und E " andererseits verbindenden Leitungen
ist in @bb.4 angedeutet, wie man diesem Umstand in einfacher Weise Rechnung tragen
kann. Durch die vorgesehene Zweigleitung kehrt dann ein Teil der Lösung bereits
hinter dem Resorber R= in den Entgaser E, zurück, während der andere Teil der Lösung
auch den Resorber R, und den Entgaser El durchläuft. Dieser Teil der Lösung zirkuliert
somit durch alle drei Partialdruckbereiche, und zwar zwischen dem mittleren und
dein tiefen Temperaturbereich. An dem Wärmeaustausch der Lösungen, der zweckmäßigerweise
zwischen der Lösung, die von dem Resorber R, zu dem .Entgaser El und derjenigen,
die von dem Entgaser E;; zu dem Resorber R. strömt, vorgesehen wird, kann man auch
diesen Zweigstrom ohne Schwierigkeit teilnehmen lassen.
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Ebenso wie die Flüssigkeitsumläufe kann man auch die beiden in Abb.
4. getrennten zwischen dem Bereich der mittleren und dein der tiefen Temperatur
zirkulierenden Gasgemischumläufe zu einem einheitlichen Gasgemischumlauf vereinigen.
Unabhängig davon ist auch eine Vereinigung des Entgasers El mit dem Entgaser E"
möglich, da auch im Fall getrennter Gasumläufe die Stelle, an der El in E., unmittelbar
übergeht, lediglich die Zwischenverbindung zwecks Druckausgleich der Gasumlaufsvsteme
darstellt. Führt man beide Vereinigungen, nämlich die der Flüssigkeits- und der
Gasgemischumläufe, durch und unterläßt die Gasbeiinischung im Bereich der Zone des
höchsten Drucks, also zwischen dem Austreiber K und dem Resorber Ri, so erhält man
eine besonders einfache Ausführungsform des Erfindungsgedankens, die in Abb. 5 der
Zeichnung wiedergegeben ist. Aus der zwischen dem Absorber A und dem Austreiber
K zirkulierenden Lösung wird das Ammoniak im Austreiber h durch Wärmezufuhr ausgetrieben
und gelangt in den Resorber R,, wo es von einer Lösung absorbiert wird, die bereits
im Resorber R_ aus Gasgemisch heraus Ammoniak aufgenommen hat. Die im Resorber R,
angereicherte Lösung geht in den Entgaser E, der länger gezeichnet ist, um die Vereinigung
von zwei Entgasern anzudeuten. Die dort durch das aus dem Absorber A kommende Gasgemisch
weitgehend entgaste Lösung geht nunmehr in den Resorber Rz, wo sie Arbeitsmittel
aus dein Gasgemisch aufnimmt, und sodann in den Resorber R,, wo die weitere Anreicherung
ohne Anwesenheit von neutralem Gas vor sich geht. Das Gasgemisch kommt mit geringem
Ammoniak-Par tialdruck aus dem Resorber A, nimmt im Entgaser E einen Ammoniak-Partialdruck
an, der beim Verlassen des Entgasers der mittleren Partialdruckzone entspricht,
und gibt dann einen. Teil des aufgenommenen Arbeitsmittels bereits im Resorber R.,
ab, um den Rest im Resorber A in der niedrigen Partialdruckzone an die aus dem Austreiber
h kommende Lösung abzugeben. Im Absorber A
und den Resorbern R, und R_ muß
Wärnie abgeführt werden. Im Entgaser E entsteht die Kälte.
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Die Maschine, deren Schema in Abb.5 wiedergegeben ist, ist in Abb.
io in einer der praktischen Ausführung angenäherten Skizze veranschaulicht. Das
im Austreiber r mittels einer elektrischen Heizpatrone .2 aus der wässerigen Amnioniaklösung
ausgetriebene Ammoniak steigt in dem Heberohr 3 zusammen mit der armen Lösung in
den Gasabscheideraum
4 empor, der so hoch angeordnet ist, daß das
Abströmen der Lösung durch das Rohr 5 in den Absorber 6 bereits beginnt, bevor der
für den Betrieb der Düse i9 erforderliche Druck vorhanden ist. Die vom Absorber
6 durch die Rohrleitung 22 dem Kessel i wieder zuströmende Lösung bildet mit Rohr
5 einen Wärmeaustauscher. Das ausgetriebene gasförmige Ammoniak trennt sich im Gasabscheider
.4 von der Lösung ünd geht durch die Leitung 7 in den aufsteigenden Schenkel des
vom gaserfüllten Resorber 9 kommenden [J-Rohres 8, wo es in einer Tiefe mündet,
die einerseits als Eintauchtiefe für das Heberohr zum Resorber ausreicht, andererseits
den Gegendruck hervorbringt, der für den Betrieb der Düse i9 erforderlich ist. Das
gasförmige Arbeitsmittel hebt die aus dem Resorber 9 kommende Lösung in den am Gasgemischumlauf
nicht teilnehmenden Resorber 23 empor, der durch einen Kühlmantel 24 gekühlt wird,
und wird dort von der emporgehobenen gekühlten Lösung absorbiert. Die auf diese
Weise angereicherte Absorptionslösung gelangt in den Gasabscheider io, in dem sich
etwa nicht absorbierte Gasreste von der Flüssigkeit trennen können, und strömt sodann
durch Rohr i i dem Entgaser i2 zu, in welchem durch Übergang des Arbeitsmittels
an das umlaufende Gasgemisch die Kälte entsteht. Die im Entgaser 12 stark ausgedampfte
Absorptionslösung strömt sodann durch Rohr 25, das mit Rohr i i einen Wärmeaustauscher
bildet, dem Resorber 9 zu, rieselt in diesem über die von Kühlwasser durchströmte
Rohrschlange 15, wird dabei gekühlt und nimmt aus dem umlaufenden Gasgemisch Arbeitsmittel
aus. Die weitere Anreicherung der Lösung erfolgt dann, wie bereits beschrieben,
im Resorber 23. Das in dein am Gasgemischumlauf teilnehmenden Resorber 9 teilweise
von Arbeitsmittel befreite Gasgemisch strömt durch Rohr 16 dem Absorber 6 zu, in
dem die Absorptionslösung über die von Kühlwasser durchströmte Rohrschlange 17 herabtropft.
Das Gasgemisch strömt im Absorber 6 aufwärts im Gegenstrom zu der Absorptionslösung
und gibt dabei weiter Arbeitsmittel an die gekühlte Absorptionslösung ab. Das von
Arbeitsmittel weitgehend befreite Gasgemisch strömt nunmehr durch Rohr 13 in den
Entgasen 12 unten ein und steigt in diesem im Gegenstrom zu der im Entgaser lierabrieselnden
Lösung empor, bis es mittels der Düse i9 in die Leitung 1.4 gefördert wird. Diese
iniindet in den Resorber 9 unten ein, so daß (las Gasgemisch den Resorber 9 im Gegenstrom
zu der Lösung durchströmt, bis es (fiesen oben durch Rohr 16 wieder verläßt. Die
Düse i9 bildet das Ende einer Leitung 18, die von- der Leitung ; des ausgetriebenen
gasförmigen Arbeitsmittels in einer solchen Höhe abgezweigt ist, daß bei Stillstand
der Maschine, bei dem ein Unterdruck im Gasabscheider 4. entsteht, neutrales Gas
durch die Düse rückwärts in den Gasabscheider 4 gelangen kann, wodurch verhindert
wird, daß Flüssigkeit aus dem Resorbersystern rückwärts in das Absorbersvstein strömt,
was eine unerwünschte Verlängerung der Anlaufzeit zur Folge hätte. Gasreste, die
im Resorber 23 nicht absorbiert worden sind, werden durch Rohr 2o der Gasgemischleitung
14. zugeführt. Dies ist besonders zweckmäßig, weil die überschüssigen Arbeitsmittelmengen
im Restgase, so bereits im Resorber 9, absorbiert werden können und somit noch zur
Kälteleistung beizutragen imstande sind. Auch die Düse i9 ist aus diesem Grunde
in der vom Entgaser zum Resorber 9.führenden Leitung 14. angeordnet, so daß auch
das für den Antrieb des Gasumlaufs aufgewendete Gas der Kälteleistung nicht verlorengeht.
Durch das gasförmige Arbeitsmittel und durch den Gasgemischumlauf werden kleine
-Mengen des Lösungsmittels aus dein Absorbersystein in das Resorbersystem verschleppt.
Lm diese im Resorbersystem überschüssigen Mengen in das Absorbersystem zurückzuführen,
ist die Leitung 21 vom Resorber 9 zum Absorber 6 vorgesehen. Weiter würde es zweckmäßig
sein. das durch die Leitung 13 vom Absorber dem Entgaser 12 ausströmende Gasgemisch
durch das in der Leitung 14. vom Entgaser 12 dem Resorber 9 zuströmende Gasgemisch
vorzukühlen, und -zwar würde der Wärmeaustauscher am zweckmäßigsten noch vor dein
zur Düse i9 gehörigen Diffusor anzuordnen sein. Zur Vereinfachung der Zeichnung
ist dieser Wärineaustauscher in der Abb. io fortgelassen. Aus demselben Grunde sind
andere an sich bekannte Verbesserungen des Betriebes der Absorptionsmaschine wie
die Rektifikation des ausgetriebenen Arbeitsmittels durch die reiche dem Kessel
zuströmende Lösung sowie durch die mittels der Reinigungsleitung 21 zurückgeführte
Lösung fortgelassen, da etwas prinzipiell Neues mit ihrer Anwendung auf die Maschinen
nach der vorliegenden Erfindung nicht verbunden ist.
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Auch bei dem in der Abb. 3 dargestellten Beispiel für die Herabsetzung
der Austreibertemperatur können -zwecks Vereinfachung die beiden Flüssigkeitsumläufe,
die zwischen dem Bereich der mittleren Temperatur der Wärmeabfuhr und dein der hohen
Temperatur der Wärmezufuhr vor sich gehen, zu einem einheitlichen Flüssigkeitsumlauf
zusammengezogen werden, der nacheinander die beiden Austreiben und die beiden Absorber
durchströmt. Vereinigt inan in gleicher Weise auch
die beiden Gasgemischströrne,
die zwischen den genannten Temperaturbereichen umlaufen, so erhält man den in der
Abb. 9 veranschaulichten Fall. Hier ist der Absorber A1, der durch Gasgemischumlauf
mit dem Entgasen F verknüpft ist, getrennt von dem Absorber A, gezeichnet, der seinerseits
durch einen Gasgemischuinlauf mit dem verlängert gezeichneten Austreiben K und dem
Resorber R v erknüpft ist. Eine räumliche Trennung der beiden Absorptionsräume A1
und A, ist natürlich notwendig, es erübrigt sich aber die Anordnung zweier getrennter
Gefäße bei der praktischen Ausführung. Denn eine auch für das Gas stets offene Verbindung
zwischen den beiden Teilräumen eines einheitlichen Absorptionsgefäßes ersetzt lediglich
die zwecks Druckausgleich wünschenswerte Zwischenverbindung zwischen den beiden
Gasumlaufsvstemen, ohne daß die beiden ge= trennten Gasumläufe, die den einen Teil
des Absorbers mit dein Entgasen, den anderen mit dem Austreiben verknüpfen, dadurch
gestört werden. Die Strömungsrichtung der Lösungen und der Gasgemische ist in der
Abb. 9 durch Pfeile bezeichnet, so daß es nach dem früher Gesagten einer weiteren
Erläuterung nicht bedarf.
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Auch bei dieser Maschine kann die Zone des höchsten - Partialdrucks,
also der Resorber R und der eine Teil des Austreibers K, vom Gasgemischumlauf frei
bleiben, so daß dieser zwischen dem Bereich der hohen und dem der mittleren Temperatur
lediglich zwischen den in der mittleren Partialdruckzone arbeitenden Teilen des
Austreibers und des Absorbers vor sich geht. Die praktische Ausführung wird dann
wieder analog der Abb. to sehr einfach.
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Es hängt von dein Druck des beigemischten neutralen Gases ab, ob die
Aufnahmefähigkeit des zirkulierenden Gasgemisches für das Arbeitsmittel in den verschiedenen
Partialdruckbereichen dieselbe ist wie die der Lösung. Soweit dies nicht der Fall
ist, wird es wieder vorteilhaft sein, dafür zu sorgen, daß in verschiedenen Konzentrationsbereichen
auch verschiedene Mengen der Lösung umlaufen. Wie erwähnt, kann man dies bereits
in guter Annäherung dadurch erreichen, daß man nur einen Teil der Absorptionslösung
den Kreislauf durch den gesamten Konzentrationsbereich machen läßt, während andere
Teile bei einer mittleren Konzentration abgezweigt werden. so daß sie einen kleineren
Konzentrationsbereich durchlaufen.
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Sind zwei getrennte Flüssigkeitsumläufe im Absorptionssvstern `vorhanden,
so bleibt die Menge der im Resorbersystem umlaufenden Flüssigkeit noch in weiten
Grenzen willkürlich. Umgekehrt, sind zwei getrennte Flüssigkeitsumläufe im Resorbersvstem
vorhanden, so bleibt die Menge der im Absorbersystein umlaufenden Flüssigkeit noch
in weiten Grenzen willkürlich. Beide Umläufe können somit auch andersartigen Bedingungen
angepaßt werden. Im ersten Fall kann man es daher so einrichten, daß die Umlaufmenge
der Lösung im kesorbersystem übereinstimmt mit der Umlaufmenge desjenigen Teilstroms
im Absorbersystem, der zwischen der mittleren Partialdruckzone und der höheren Druck-
oder Partialdruckzone umläuft. -Man ist dann in der Lage, die aus dem Entgasen kommende
verarmte Lösung unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer Wärmeaustauscher direkt
in den Austreiben der höheren Druckzone. gelangen zu lassen und den Resorber mit
der aus dein bei mittlerem Partialdruck arbeitenden Absorber kommenden Lösung zu
beschicken, während der Kreislauf der Lösung zwischen dem bei mittlerem Partialdruck
arbeitenden Austreiben und dem bei tiefem Partialdruck arbeitenden Absorber getrennt
bestehen bleibt. 1Tan. kann sich so der Verschiedenartigkeit der Umlaufmengen weitgehend
und in einfacher `.'eise anpassen. Eine derartige Maschine ist durch Abb. 6veranschaulicht,
und zwar ist im Austreiben K1 der höheren Druckzone sowie im Resorber R kein neutrales
Gas beigemischt, dagegen sind die zwischen dem Entgasen R und dem Absorber A_ der
niedrigsten Partialdruckzone einerseits und zwischen dem Austreiben K., der mittleren
Partialdruckzone und dem Absortier Al andererseits bestehenden Gasumläufe beispielsweise
zu einem gemeinsamen Gasumlauf vereinigt, der vom Absorber A, der tiefen Parialdruckzone
zuiii Entgasen, von dort zum Austreiben K_ der mittleren Partialdruckzone und schließlich
zum Absorber A1 der mittleren Partialdruckzone gelangt, um von dort in den Absorber
A= der niedrigsten Partialdruckzone zurückzukehren. Es ist also nur ein einziger
Gasumlauf vorgesehen. Die Absorptionslösung strömt dabei, wie die Richtung der Pfeile
anzeigt, im Bereich der stärkeren Konzentrationen aus dem Resorber R in den Entgasen
I_#', von dort in den Austreiben K 1, sodann in den Absorber AI und schließlich
in den Resorber R zurück. Ein vollkommenes Arbeiten dieser Maschine setzt natürlich
einen guten Wärmeausausch zwischen dein Absorptionslösungen und Gasgemischen voraus,
die z-%vischen den warmen und den kalten Teilen der Maschine umlaufen.
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Während der Umlauf der Absorptionslösung durch R, E, K1 und A, mit
den bisher bekannten Mitteln ausgeführt werden kann, muß für den Umlauf der Lösung
zwischen A_ und h, ein besonderes Mittel zur Anwendung
kommen,
nämlich beispielsweise die Erwärmung der Lösung im aufsteigenden Schenkel des vorn
Absorber A, zum Austreiber 1i., führenden Rohres. Diese kann bis zur Gasentwicklung
getrieben werden, und man kann (las Gas unter etwas höherem Druck abscheiden und
zur Ingangsetzung des Gasumlaufs verwenden.
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In dem anderen Falle, wo im Resorbersvstem zwei getrennte Flüssigkeitsumläufe
vorhanden sind, führt die Vereinigung des Flüssigkeitskreislaufs im Absorbersystem
mit Flüssigkeitskreislauf, der im Resorbersystein zwischen dem Entgaser der niedrigsten
Partialdruckstufe und dem Resorber der mittleren Partialdruckstufe vorhanden ist,
zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Maschine, bei der der gesamte Flüssigkeitsumlauf
mit denselben Mitteln bewerkstelligt wird, wie sie bei den bisher bekannten Maschinen
üblich sind, wobei indessen zwei Flüssigkeitskreisläufe im Resorbersystem vorhanden
sind, die aber den Anforderungen eines befriedigenden Arbeitens entsprechend zwangläufig
in verschiedenen :Mengen umlaufen.
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Die größte Vereinfachung für die Durchführung des Flüssigkeitsumlaufs
bedeutet es natürlich, wenn sämtliche Flüssigkeitskreisläufe in der Maschine zu
einem einzigen geineinsamen Flüssigkeitskreislauf vereinigt werden. Abb. ; stellt
eine derartige für erhöhte Kälteleistung bestimmte Maschine dar, und zwar ohne Gasbeimischung
im Austreiber K und im Resorber R. der hohen Partialdruckstufe, aber mit einem einheitlichen
Gasgen,ischumlauf durch den Entgaser E, den Resorber R, der mittleren Partialdruckstufe
und den Absorber A. Die Absorptionslösung strömt aus dem Austreiber h zunächst zum
Absorber A, dann in den Resorber des mittleren Partialdrucks Rh, darauf in den Resorber
des hohen Partialdrucks R=, der das gasförmige Arbeitsmittel vom Austreiber zugeführt
erhält, sodann in den Entgaser E und schließlich in den Kessel K zurück. Der Austreiber
h und der Resorber R., können dabei ohne Schwierigkeit unter höherem Druck stehen
als die übrigen mit neutralem Gas erfüllten Gefäße. Der Druckunterschied kann, durch
Flüssigkeitssäulen aufrechterhalten werden, und die Druckdifferenz kann dazu benutzt
werden, um durch Einleiten eines Teils des im Austreiber K ausgetriebenen Gases
in die vom Entgaser F_ in den Resorber R1 führende Leitung den Umlauf des Gasgemisches
hervorzubringen. Der Absorber A und der Resorber R, können ohne weiteres
zu einem gemeinsamen Gefäß vereinigt werden. Damit der beabsichtigte Erfolg der
Wärmeersparnis bei der praktischen Ausführung dieser Kältemaschine zustandekommt,
ist allerdings die Erfüllung mehrerer Bedingungen notwendig, ohne deren Beachtung
die Leistung der Maschine unbefriedigend sein würde. Zunächst niuL wieder ein guter
Wä rmcaustausch zwischen den zirkulierenden Absorptionslösungen und Gasgemischen
vorgesehen sein, sodann muß durch Zwischenverbindungen dafür gesorgt sein, daß durch
den Entgaser E und die beiden Resorber R, und R_ wesentlich weniger Lösung -zirkuliert
als zwisclicii dein Austreiber 1i und dem Absorber f,. Ferner ist es unter manchen
Betriebsbedingungen vorteilhaft, auch noch die durch den. Entgaser E und die Resorber
R1 und R_ strömende Lösung durch Zwischenverbindungen so zu unterteilen, daß im
Bereich; per stärkeren Konzentration der Lösung eine geringere Menge derselben umläuft.
Schließlich läfit sich auch der Gasumlauf durch Querverbindungen in seiner Menge
dem jeweiligen Bedarf in den verschiedenen Partialdruckzonen anpassen. Die erforderlichen
Größen- und Mengenverhältnisse lassen sich sämtlich durch Rechnung aus den in der
Literatur zur Verfügung stehenden Daten ermitteln, so daß es weiterer Ausführungen
hierzu nicht bedarf.
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Abb. ä stellt eine Maschine dieser Art zur Wärmeleistung dar, bei
der sämtliche Aggregatzustandsänderungen in Gegenwart des zugemischten neutralen
Gases vor sich gehen und sowohl die Absorptionslösung als auch das Gasgemisch in
einem einheitlichen Strome durch die an den Aggregatzustandsänderungen teilnehmenden
Räume gehen. Der Entgaser E und der Aastreiber IL könnten noch zu einem gemeinsamen
Raume vereinigt werden. Die Antriebswärme wird bei mittlerer Temperatur dein Entgaser
E und dem Austreiber K zugeführt. Die dabei an Arbeitsmittel verarmte Lösung geht
in den Resorber R und wird dort mit dein Gasgemisch, das sich im Austreiber K an
gasförmigem Arbeitsmittel gesättigt hat, zusammengebracht. Bei der Absorption des
Arbeitsmittels, aus dem Gasgemisch in Resorber R entsteht Wärme hoher Temperatur;
die zu Gebrauchszwecken zur Verfügung steht. Das im Resorber R vom Arbeitsmittel
zum Teil befreite Gasgemisch gelangt nunmehr in den durch tiefe zur Verfügung stehende
Temperatur gekühlten Absorber A, wo die im Resorber R angereicherte Lösung durch
Aufnahme von Arbeitsmittel aus dem Gasgemisch noch weiter angereichert wird, um
dann zwecks erneuter Austreibung bei mittlerer Temperatur dem Austreiber K zugeleitet
zu werden. Das im Absorber weitgehend von Arbeitsmittel befreite Gasgemisch geht
dagegen in den Entgaser E, um hier
unter Zufuhr von Wärme mittlerer
Temperatur eine besonders weitgehende Entgasung der Absorptionslösung herbeizuführen,
wodurch diese befähigt wird, im Resorber R Arbeitsmittel aus dem Gasgemisch unter
Wärmeentwicklung bis zu mittleren Partialdrucken herab aufzunehmen.
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Damit unter geringer Abfuhr von Wärme bei tiefer Temperatur ein recht
großes Quantum Wärme hoher Temperatur geleistet wird, ist wieder Bedingung, daß
die Flüssigkeits-und Gasgemischumläufe im Wärmeaustausch miteinander stehen und
in ihren Mengen zueinander und für den Bedarf in den einzelnen Konzentrationsbereichen
und Partialdruckzonen richtig bemessen sind.
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Aus den bisherigen Ausführungen und den dargestellten Beispielen ist
bereits zu ersehen, daß die Gasumläufe teils getrennt, teils zu einem gemeinsamen
Umlauf durch verschiedene Absorptionsräume bzw. Entgasungsräume vereinigt werden
können. Sind drei Druckzonen vorhanden, wobei nur die Zone des niedrigsten und die
des mittleren Partialdrucks am Gasgemischumlauf teilnehmen, so sind für den Fall
der Herabsetzung der Austreibuzigswärme zwei Gasgemischströme erforderlich, von
denen der eine zwischen dem Absorber und einem Teil des Entgasers, der andere zwischen
dem anderen Teil des Entgasers und einem Teil des Resorbers umläuft. In Abb. 2 ist
dieser Fall dargestellt. Die beiden getrennten Gasumläufe können aber auch zu einem
einheitlichen Gasumlauf zusammengefaßt werden, der dann zwei verschiedene Partialdruckzonen
umfaßt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob gleichzeitig auch die Flüssigkeitsumläufe
zusammengefaßt werden oder nicht. Dieser Fall ist sowohl in Abb. 5 und io als auch
in Abb. 7 veranschaulicht.
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Bei den Ausführungen nach Abb. r, 3, 4 und 9 findet eia Gaskreislauf
zwischen einem Raum, dem bei hoher Temperatur Wärme zugeführt wird und einem Raum,
in dem bei mittlerer Temperatur Wärme abgeführt wird, statt.
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Für die Aufgabe der Herabsetzung der Temperatur des Austreibers bestehen,
wenn die dritte Zone kein neutrales Gas als Beiinischung enthält, zwei getrennte
Gaskreisläufe, von denen der eine den Entgaser und einen Teil des Absorbers und
der andere den anderen Teil des Absorbers und einen Teil des Austreibers umfaßt.
Dieser Fall der Trennung der Gaskreisläufe ist in den Abbildungen nicht besonders
dargestellt, wohl aber in Abb. 6 die Zusammenfassung zweier derartiger Gaskreisläufe
zu einem einheitlicher. Gasumlauf, der wieder durch zwei Partialdruckzonen hindurchfährt.
Findet auch in der dritten Druckzone ein Gasgemischuinlauf statt, so entsteht ein
neuer Gaskreislauf zwischen dem Bereich der mittleren und der hohen Temperatur,
der wieder getrennt verlaufen oder auch mit den anderen Gaskreisläufen vereinigt
werden kann.
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In Abb. 3 sind die drei Gaskreisläufe getrennt für den Fall der Herabsetzung
der Austreibetemperatur dargestellt. Der eine verläuft in der niedrigsten Partialdruckzone
zwischen Entgaser und einem Teil des Absorbers, der zweite in der mittleren Partialdruckzone
zwischen einem Teil des Absorbers und einem Teil des Austreibers und der dritte
in der Zone des höchsten Partialdrucks zwischen dem Resorber und dem anderen Teil
des Austreibers. In der Abb. 9 sind die letztgenannten beiden Gaskreisläufe zu einem
gemeinsamen Gaskreislauf vereinigt.
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In Abb. 4 sind für den Fall der Verringerung der Austreibungswärme
die drei Gaskreisläufe getrennt dargestellt. Die beiden Gaskreisläufe des niedrigeren
und des mittleren Partialdruckes verlaufen zwischen dem Bereich der mittleren und
der tiefen Temperatur. Man kann den mittleren Gaskreislauf sowohl mit dem Gaskreislauf
in der niedrigen Partialdruckzone wie auch mit dem Gaskreis lauf in der höchsten
Partialdruckzone zusammenfassen. Beide Fälle sind in der Zeichnung zwar nicht dargestellt,
haben aber jenach den Bedingungen der Praxis ihre besonderen Vorteile. Dagegen ist
der Fall der Zusammenfassung aller drei Gaskreisläufe in dem Beispiel der Abb. 8
veranschaulicht. Wie erwähnt, wird man auch hierbei nur einen Teil des neutralen
Gases alle drei Partialdruckzonen durchlaufen lassen, während andere Teile bei einem
mittleren Partialdruck abgezweigt werden, so daß sie einen kleineren Partialdruckbereich
durchlaufen.
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Verschiedene der angegebenen Gaskreisläufe führen durch einen Raum
besonders hoher Temperatur, was den Umlauf des Gases erleichtert. Wie schon erwähnt,
wird man durch Anordnung eines Wärmeaustauschers zwischen dem dem Austreiber zuströmenden
und dem vom Austreiber abströmenden Gase dafür sorgen, daß nicht wertvolle Wärme
verschleppt oder Kälte vernichtet wird. Es bleibt jedoch zu beachten, daß bei den
meisten der angegebenen Gaskreisläufe der Partialdruckbereich, zwischen dem sie
umlaufen, mitunter werden drei Druckzonen durchmessen, so erheblichist, daß dafür
die Menge des zirkulierenden Gases verhältnismäßig gering sein kann, so daß man
in vielen Fällen den Wärmeaustauscher zwischen dem zirkulierenden Gasgemisch ohne
großen Verlust wird fortlassen können. Das gleiche gilt übrigens auch für die Zirkulation
der
Absorptionslösungen zwischen den verschiedenen Temperaturbereichen.
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Bei den beschriebenen Maschinen kann überall dort, wo ein getrennter
Kreislauf der :im stärksten konzentrierten Lösung vorgesehen ist. die Anreicherung
an Arbeitsmittel lief der Verflüssigung im Bereich der stärksten Konzentration einen
solchen Grad erreichen, <laß der Umlauf der Lösung in diesem Konzentrationsbereich
unerbleibeii und die gesamte unverdampfte Flüssigkeit der in einem anderen Konzentrationsbereich,
am besten der benachbarten Konzentrationsstufe, zirkulierenden Lösung zugeleitet
werden kann. Da man mit dieser Maßnahme zu dem höchsten, mit der gegebenen Arbeitsflüssigkeit
überhaupt erreichbaren Druck gelangt, ist man finit dieser Anordnung in der Lage,
bequem drei Partialdruckzonen anzuordnen und damit weitgehende Ersparnisse an Austreibungswärme
zu erzielen. In Abb.2 ist eine derartige Maschine dargestellt.
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Für das Zustandekommen der angestrebten Wirkungen ist es nicht unbedingt
erforderlich, daß in allen Räumen, in denen das Arbeitsmittel aus der Lösung heraus
in Gas hinein entwickelt oder aus Gasgemisch heraus von der Lösung absorbiert wird,
das Gasgemisch im Gegenstrom zu der Lösung umläuft. Der Gegenstrom bringt jedoch
namentlich in den Fällen, wo die Temperaturbereiche nicht allzu ausgedehnt sein
sollen, eine sehr erhebliche Verbesserung mit sich, so daß es sich empfiehlt, ihn
möglichst überall anzuwenden.
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Für ein gutes Arbeiten der. Maschine ist ein dein Flüssigkeitsumlauf
und der Leistung iniigliclist genau angepaßter Gasgemischumlauf notwendig. Zur Verwirklichung
dieser Bedingung stehen in erster Linie die Unterschiede der spezifischen Gewichte
in den Gasgemischsä ulen zur Verfügung, die man durch räumliche Anordnung der einzelnen
Gefäße erhalten kann. Da aber dieser Wirkung nicht immer gleichmäßig und im voraus
genau berechenbar ist, ist es zweckmäßig, unter höherem Druck entwickeltes gasförmiges
Arbeitsmittel in den Gasgemischumlauf mittels einer Düse einzuleiten. Ist nun der
ganze Austreiber mit Gas gefüllt, so ist man nicht in der Lage, in diesem einen
Überdruck hervorzubringen, um die Umlaufbewegung des Gases in der angegebenen Weise
hervorzurufen. Man wird daher eine besondere Heizstelle vorsehen. um Arbeitsmittel
unter Ausschluß des beigemischten Gases unter hiiherem Druck und höherer Temperatur
zu entwickeln, um es- iii die Düse und das Umlaufs_vstein zu leiten. Auch in diesem
Falle ;;elft der für die Düse erzeugte Dampf nicht verloren, sondern kommt restlos
der Kälteerzeugung zugute, wenn man den Dampf, wie bereits erwähnt, in das Gasumlaufsystem
derart einleitet, daß es zusammen mit dem Gasgemisch zunächst in den Resorber gelangt.
Der zur Erzeugung des Gasumlaufs entwickelte Dampf wird dann restlos im Resorber
absorbiert, so daß er keinen Verlust mehr bedeutet. Man ist daher in der Lage. ohne
Verluste anderer Art in den Kauf nehmen zu müssen, den Antrieb für den Gasumlauf
nahezu beliebig zu steigern bzw. die Ouerschnitte erheblich zu verengern.
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Für den Kreislauf der Absorptionslösung können, soweit angängig, die
bisher bekannten Mittel Verwendung finden. Bei Gaszumischung im Austreiber und Resorber
ist die Anwendung diesem Mittel allerdings erschwert.
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Ein Kreislauf infolge der verschiedenen spezifischen Gewichte der
reichen und der armen Lösung kommt zustande, wenn deiJ Druck in den Räumen, wo Arbeitsmittel
unter hohem Druck aus dem Gasgenisch heraus absorbiert wird, höher ist als in den
Räumen, wo das Arbeitsmittel aus der Lösung heraus wieder in das neutrale Gas hinein
verdampf t,und wenn dieser Druckunterschied durch Flüssigkeitssäulen aufrechterhalten
wird. Wo aber gemeinsame Gaskreisläufe bestehen, ist es nicht möglich, einen derartigen
Druckunterschied aufrechtzuerhalten. Man kann dann um die gewünschte Zirkulation
hervorzurufen, die einzelnen Behälter, in denen der Gasaustausch mit der Lösung
stattfindet, durch ein Leitungssystem, etwa durch -U-Rohre, die auch die Temperaturwechsler
enthalten, verbinden und die Zirkulation durch Erwärmung der Lösung in dem aufsteigenden
Schenkel des jeweiligen U-Rohres hervorrufen, das die Lösung beispielsweise in den
Raum führt, der dein höheren Temperaturbereich angehört. -Man kann die Erwärmung
der Lösung in diesem Schenkel bis zur Entwicklung von Gas aus der Lösung treiben
und das so erzeugte Gas für den Betrieb cfer Düse zur Ingangsetzung des Gasumlaufs
verwenden. Man kann auf diese Weise gleichzeitig- den Gasumlauf und den Flüssigkeitsumlauf
in sehr wirksamer Weise hervorrufen und auch letzteren so wirksam gestalten, daß
für die Räume, in denen der Austausch des Arbeitsmittels zwischen Gas und Lösung
stattfindet, Gefällhöhe übrigbleibt.
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Wenn in den erwähnten Beispielen von drei Temperaturbereichen die
Rede war, zwischen denen die Lösungen usw. zirkulieren, so sind doch die beschriebenen
Verbesserungen nicht auf diese Voraussetzung beschränkt. Es kann im Gegenteil durch
das leichte 1Tebeneinanderbestehen zweier verschiedener Verdampfertemperaturen
oder
zweier ganz verschiedener Austreibertemperaturen oder Temperaturen der Wärmeabfuhr
bei den beschriebenen Maschinen ohne weiteres eine Hinzunahme weiterer Temperaturbereiche
eintreten, in denen eine Wechselwirkung zwischen Absorptionslösung und Gasgemisch
stattfindet, und diese kann unter Umständen von ausschlaggebender Bedeutung sein,
wenn z. B. für die Hinzunahme der dritten Druckzone die normale Verdampfertemperatur
zu tief ist, ein Teil der Kälte aber bei höherer Temperatur geleistet werden kann.
, Diese Aufgabe liegt z. B. beim Kühlschrank vor, wo die Kühlung des Kühlraumes
auf 2 bis 4° C genügt, zwecks Eiserzeugung aber doch im Verdampfer eine Temperatur
von wenigstens -5° C erzeugt werden muß. Der eine Verdampfer kann bei -8, der andere
bei o° C arbeiten. Häufig liegen die praktischen Verhältnisse noch viel extremer.
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Wenn es sich um ganz geringe Temperaturerniedrigungen bei der Kälteerzeugung
oder um eine extreme Herabsetzung der Austreibertemperatur handelt, so kann man
durch Hinzunahme weiterer Druck- oder Partialdruckzonen die beabsichtigte Wirkung
beliebig steigern, soweit es die Eigenschaften der Absorptionslösungen zulassen.