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Verfahren zur Wärme- oder Kälteerzeugung oder zur Wassergewinnung
oder Trocknung mit Hilfe atmosphärischer Luft Alle Zustände der \atur, die keine
Gleichgewiclltszustände sind, lassen sich dazu ausnutzen, uin Energie z. B. in Form
von Kraft oder Wärille zu gewinnen. Ein Fall -fehlenden Gleichgewichtes, der besonders
häufig zur Verfügung steht, ist die "Trockenheit der atniospliärischen Luft. Aue]-,
die Trockenheit der Luft läßt sich daher zur Energiegewinnung ausnutzen, z. B. um
TemperaturunterscIliede zu erzeugen, sei es, daß man die vorhandene Temperatur zu
Kühlzwecken erniedrigen, oder sei es, daß man sie zu Heizzwel:-ken erhöhen -rill.
Dabei -wird eine bestimmte Wassermenge verdampft, die an die Atmosphäre verlorengeht.
Gemäß der Erfindung sollen nun in den Fällen, wo nur eine beschränkte Wassermenge
zur Verfügung steht, aber die zu erzeugenden Ternperaturunterschiede nicht besonders
groß sind, dafür desto größere @@'ürmemengen entwickelt oder gebunden werden.
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Die Erfindung kann auch zur Lösung der entgegengesetzten Aufgabe verwendet
werden, nämlich 11i11 ans der atnln.;l)l1:iTisclieil Luft Fetichtil-keit
abzuscheiden. Das bedeutet, daß der Zustand der Luft voni Gleichgewiclitszttstand
weiter entfernt -werden soll. sei es. weil \Vasserinangel herrscht und @lalier Wasser
aus der Luft gewonnen werden maß, oder sei es, weil zu schwierigeren Trocknungs-
oder Kühlzwecken Luft gebraucht wird, die trockener ist als die vorhandene atmosphärische
Luft. In solchen Fällen müssen zur Durchführung dieser Trennung von Luft und Feuchtigkeit
Wärmemengen aufgewendet «-erden. Durch die l?rfiiiclung soll die Trennung von Luft
und Feuchtigkeit auch dann durchführbar gemacht werden, -renn zwar ausreichende
Wärmemengen verfügbar sind, der aasnutzbare Temperaturunterschied aber verhältnismäßig
gering ist, wie z. B. der Temperaturunterschied zwischen eingestrählter Sonnenwärme
und Schatten.
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Bei den genannten Verfahren durchläuft die atmosphärische Luft einen
bestimmten Zustandsbereich zwischen dem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt und (lern
Feuchtigkeitsgehalt am Ende des Verfahrens. .Die I?rfindung bestellt nun darin,,
claß die Feuchtigkeitsänderung der Luft über eine der Grenzen dieses Zustandsbereiches
hinausgetrieben. dann
aber rückgängig gemacht wird.
Das
läßt sich mit
Hilfe eines geeigneten Absorptionsmittels durchführen. (las es gestattet, die erstere
Zustandsänderung Innerhalb eines begrenzten Temperaturbereiches vor sich gehen zu
lassen
und diese Änderung inner-
| halb eines anderen be-renzten Temperatur- |
| bereiches wieder rückgängig zu machen. |
| 1 fierzu \vir(1 ein Ge<;etistrom zwischen der |
| I.tift und der Absorptionslösung zweckmäßig |
| :(-in, wenn Luft und Lösung starke Ände- |
| rungen ihres Partialdruckes bzw. ihrer Kon- |
| zentration bei ihrem Umlauf durchmachen. |
| Es ist an sich bekannt, atmosphärische |
| l.tift mit Absorptionslösungen in Berührung |
| zu bringen, sei es, (laß die Luft dadurch ge- |
| trocknet werden Soll oller (laß die Absorp@ |
| tionslösung absorbierte Wassermengen an die |
| trockene Luft wieder abgeben soll. Neu ist |
| s aber bei derartigen Verfahren, die Feuch- |
| ti:,,l:eitsän(lerutigen (leg Luft über die (furch |
| :\nfangs- und Endzustand gegebene Grenze |
| \-oriibergeliend hinauszutreiben. |
| Zunächst werden an Hand der Abb. i bis .4 |
| Verfahren zur Erzeugung von Temperatur- |
| unterschieden mit Hilfe trockener Luft er- |
| läutert. |
| Ein Ausführungsbeispiel, um die Trocken- |
| .,C-il atmosphärischer Luft zur Erzeugung von |
| t\ ärrne auszunutzen, ist in Abb. r dargestellt. |
| Zwei Gefäße i und 2 sind so gebaut, daß sie |
| t-ine .-#l)sorl)tionslösutig und dieatmosphärische |
| l.tift auf längerem Wege im Gegenstrom init- |
| vinander in Berührung bringen. Die |
| Absorptionslösung ist beispielsweise eine |
| :\ll;aiaauge, die zunächst so weit mit Wasser |
| @csäitti-t ist, wie es der herrschenden Tempe- |
| ratur und (lern geringen Partialdruck des |
| Was.,er dampfes in (leg umgebenden trockenen |
| 1 _tift entspricht. Sie fließt aus (lern Gefäß i |
| @htrch (las Verbindungsrohr 3 .in (las Gefäß |
| :intl durch (las Verbindungsrohr 4. wieder |
| . urüc?; zum Gefäß i. Die wasserarme atmo- |
| .l@ü:irische Luft tritt bei 5 ein, strömt über |
| Ilir Uisung im Gefäß i hinweg und gelangt |
| @ltirch rin senkrecht nach unten führendes |
| l',thr i; in einen Wasserbehälter ;. Aus |
| dirsrln strömt sie durch das senkrecht auf- |
| ((-:irts führende Rohr B. den Absorptions- |
| lu#lt;iltrr 2 und das senkrecht aufwärts ge- |
| fiill;-tr l@ohr et wieder in die Atmosphäre. |
| Dir bei ; eintretende Luft kann aus der |
| :\1>s@;rl>titlnslüsuiig im Gefäß i fürs erste keine |
| 1=t#ucliti@,l;eit entnehmen, da diese Absorptions- |
| '.@@sun@. hrr(#its erwähnt. beim herrschen- |
| -Ion 1'ar:ial@Vrucl: cles \\-asserdanipfes und (leg |
| t@;rltit@?t#ru#n .\111'i(-litrtnl)eratur gerade ge- |
| @:itti@t ist @@@l;al@? aller die trocl<eite I.tift |
| :a1 (,,dir r, #l;;rcltar@;rtit hat tuid lnit (lern |
| rt#in(#n \\":t<.(#r im \"orratsbclläilter; in
130- |
| nimmt @t#l;@@mnu#ti ia. nimmt sie Trier |
| 1\"a@srr@laniV@f auf: ,li(@ liierzit erforderliche |
| t\;irrnt# wird v,ttl stallen ill ausroichendeln |
| \lal.n# ersetzt. --) da;i @li(# "h(#ml;rratur sticht |
| wesentlich :iill<t. li;t. 1"ttit @@#Iatt@@t etalln durch |
| da'; bohr `in t(t#n .\ll:@trltti"na;th;iltt#r =. hier |
| ibt sie (((:n \\-:tss@rdantltfgelialt :in die :\1)- |
sorptionslösung zum Teil wieder ab, da cler I'artialdruck des Wasserdampfes in der
Luft ja jetzt höher ist als der Siittigungsdruck ller Absorptionslösung. Die Luft
verlälft die Vorrichtung durch das Rohr g. Bei der Absorption des Wasserdampfes
im Gefäß 2 entsteht Wärme, die eine Temperaturerhöhung zur Folge hat. Die warme
und wasserreiche Lösung gelangt durch das Rohr 4. in (las Absorptionsgefäß i. Aus
(fieser wasserreicheren Lösung vermag die bei 5 eintretende trockene Luft nunmehr
Wasser aufzunehmen. Durch Rippen oder sonstige Wärmeaustauschvorrichtungen ist dafür
gesorgt, daß die bei (leg Wasserentziehung verbrauchte Wärme von außen ersetzt wird,
ohne (laß die Temperatur dabei wesentlich sinkt. Die im Gefäß i mit Wasser angereicherte
Luft nimmt trotzdem im Vorratsgefäß ; noch weiter Wasser auf: da sich hier reines
Wasser befindet. Die so mit Feuchtigkeit gesättigte Luft kann im Absorptionsgefäß
2 Feuchtigkeit auch bei (leg erhöhten Temperatur abgeben. Diese kann zu irgendwelchen
Heizzwecken ausgenutzt werden. Die Luft verläßt (las Absorptionsgefäß 2 mit größerem
Feuchtigkeitsgehalt, als sie in (las Absorptionsgefäß i eingetreten ist, da die
Absorptionslösung in 2 bei der höheren Temperatur auch einen höheren SättinUngsdruck
hat. Die warme und feuchte Luft steigt in (lern Rohr g empor und erzeugt dabei eine
Schornsteinwirkung, infolge deren die Luft durch die ganze Vorrichtung hindurchgesaugt
wird, ohne daß besondere Pumpen oller Gebläse erforderlich sind.
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Das Rohr 4. ist vorn Gefäß 2 aus aufwärts geführt, damit die wärmere
Absorptionslösung emporsteigen und abgekühlt zum Gefäß i wieder heruntersinken kann.
Der Unterschied der spezifischen Gewichte ruft dabei auch einen selbsttätigen Umlauf
(leg Absorptionslösung hervor. Gasblasen, die sich im höchsten Punkte des Rohres
.4 etwa ansammeln, steigen in (fas Entliifturigsgefäß t io und können hier von Zeit
zu Zeit abgesaugt werden.
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Die im Gefäß 7 verbrauchte \-'assermenge kann durch das Rohr 7' ersetzt
werden. Durch die wärmeisolierende Wand 2?, 24. sind die Gefäße i und ; , deren
Wärme aus (leg Umgebung ergänzt werden muß, von (lern Gefäße 2 getrennt, in (lern
die Nutz-,värme entsteht.
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Der Vorgang kann auch so geleitet werden. (1a! eine Kühlwirkung zustande
kommt. Zu diesem Zweck wird die im Absorptionsgefäß erzeugte Wärme genügend schnell
an die l rngebung abgeführt, so daß die Temperatur nicht wesentlich über die (leg
Umgebung teigen kann. Die Absorptionslösung reichen s s
sich dann im Gefäß
2 so stark mit Wasser
an, daß sie, nachdem sie in das Gefäß i gelangt
ist, auch bei tieferer Temperatur als der Temperatur der Umgebung noch Wasser an
die eintretende trockene Luft abzugeben vermag. Die so entstehende tiefere Temperatur
kann zu Kühlzwecken verwendet werden; auch im Gefäß 7 kann die tiefere Temperatur
aufrechterhalten und ausgenutzt werden.
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Die atmosphärische Luft, die das Gefäß 2 durch das Rohr g verläßt,
ist wasserreicher als die durch 5 eintretende Luft, obwohl sie im Gefäß 2 wieder
Feuchtigkeit abgegeben hat. Sie tritt also in dieses Gefäß mit einem Feuchtigkeitsgehalt
ein, der größer ist als derjenige der bei 9 austretenden Luft. Diese vorübergehende
Steigerung des Feuchtigkeitsgehaltes über den endgültigen Gehalt hinaus ist das
Mittel, durch das gemäß der Erfindung aus einer bestimmten Wassermenge eine möglichst
große Wärmemenge bei einer verlangten- mäßigen Kühl- oder Heiztemperatur geleistet
wird. Es gelangt nämlich bei diesem Verfahren nicht allein die Menge des reinen
Wassers in 7 zur Verdampfung, sondern in i wird auch die in 2 niedergeschlagene
Wassermenge verdampft, so daß unter günstigen Umständen ein Mehrfaches der in 7
verdampften Wassermenge die beabsichtigten kalorischen Wirkungen ausübt.
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Die Luft ist nach einer einmaligen Durchführung des Verfahrens von
der Grenze der Feuchtigkeitssättigung noch ziemlich weit entfernt. Denn nach der
Sättigung im Gefäß 7 hat sie im Gefäß 2 an die Absorptionslösung wieder beträchtliche
Feuchtigkeitsmengen abgegeben. Wenn es nun darauf ankommt, mit Hilfe einer möglichst
geringen Luftmenge auszukommen, so wird die bei 9 aus der Vorrichtung austretende
Luft durch eine zweite, gleichartig gebaute Vorrichtung geleitet, in der sie denselben
Vorgang noch einmal durchmacht, um dabei von neuem Kälte oder Wärme bei denselben
Temperaturen zu erzeugen. Das Verfahren kann mit derselben Luftmenge noch öfter
wiederholt werden.
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Eine Einrichtung, die den Weg der Luft und der Absorptionslösungen
schematisch darstellt, wenn das Verfahren zweimal durchgeführt wird, ist in Abb.
2 dargestellt. Die Bezugszeichen sind aus denen der Abb. i dadurch gebildet, daß
die Zahlen um ioo bzw. Zoo vergrößert sind. Die atmosphärische Luft tritt bei io5
ein, durchströmt die Gefäße ioi, io7 und io2 und tritt bei iog mit vergrößertem
Feuchtigkeitsgehalt aus. Sie gelangt aber nicht unmittelbar in die Atmosphäre, sondern
in eine zweite gleichartige Einrichtung, wo sie die Gefäße toi, 207 und 2o2
durchströmt, um erst bei 2o9 in die Atmosphäre auszutreten. Da die in das Gefäß
toi eintretende Luft bereits feuchter ist als die in das Gefäß ioi eintretende,
so kann sie im Gefäß toi nicht mehr soviel Feuchtigkeit aufnehmen wie in dem Gefäß
ioi. Das Gefäß toi kann daher entsprechend kürzer gebaut sein. Aus entsprechenden
Gründen ist 2o2 kürzer als io2. Von den Gefäßen ioi und toi wird Wärme bei derselben
geringeren Temperatur aus der Umgebung aufgenommen, von den Gefäßen io2 und 202
wird bei derselben höheren Temperatur Wärme an die Umgebung abgegeben. Die beiden
Vorrichtungen sind so untereinander gezeichnet, daß die Punkte gleicher Konzentration
der Lösungen untereinanderliegen. Da an den untereinanderliegenden Punkten auch
ungefähr die gleiche Luftfeuchtigkeit herrschen muß, kann man das Gefäß toi mit
dem darüberliegenden Teil des Gefäßes ioi vereinigen, ebenso das Gefäß 2o2 mit dem
betreffenden Teil des Gefäßes 102.
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Diese Vereinigung ist in Abb. 3 durchgeführt. Die nicht zu vereinigenden
Teile der Gefäße ioi und io2 .sind von den zu vereinigenden Teilen abgetrennt und
mit 301 und 3o2 bezeichnet. Die Gefäße 4oi und 4o2 sind die aus der Vereinigung
entstandenen Teile. Es bilden sich dabei zwei Kreisläufe von Absorptionslösungen;
der eine durch die Gefäße 301 und 302 und die Verbindungsleitungen
303 und 3o4, der andere durch die Gefäße 4oi und 402, und durch die Verbindungsleitungen
403 und 404. Die Luft tritt bei 305 ein, durchströmt 304 404 307,
402 und 3o2, tritt dann aber nicht in die Atmosphäre aus, sondern durchströmt die
Gefäße 401, 307 und 4o2 noch einmal und gelangt erst bei 309 in die
Atmosphäre. Die Gefäße 401 und 4022 führen doppelte Lösungsmengen und doppelte Luftmengen.
Das Gefäß 307, das durch Vereinigung der Gefäße 107 und 207 entstanden ist,
führt ebenfalls doppelte Luftmengen.
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In den Verbindungsleitungen 304 und 403 fließen Lösungen von gleicher
Konzentration in entgegengesetzter Richtung. Infolgedessen kann man die beiden Verbindungsrohre
miteinander vereinigen zu einem einzigen Rohr, das nur so viel Lösungsmenge führt,
wie die in 403 fließende Lösungsmenge größer ist als die in 304 fließende. Auch
die Trennwände zwischen den Gefäßen 301 und 401 einerseits und zwischen 4o2 und
3o2 andererseits sind dann überflüssig, und es entsteht eine Vorrichtung gemäß Abb.4.
Hier sind nur die beiden Absorptionsgefäße 5oi und 5o2 vorhanden. Die Lösung fließt
aus 5oi durch das Verbindungsrohr 5o3 in das Absorptionsgefäß 5oa und aus diesem
durch das Verbindungsrohr 504 zurück in das Absorptionsgefäß
501-
Ein zweites Verbindungsrohr 603
leitet ebenfalls Absorptionslösung aus 5oi
nach 5o2, so daß das Verbindungsrohr 50¢ entsprechend größere Mengen zurückleiten
muß- Die Luft tritt bei 5o5 ein. Beim Durchströmen von 501 mischt sich mit
ihr die durch 6o9 eintretende Luftmenge. Das Gemisch durchströmt den dann folgenden
Teil des Gefäßes 5oi, das Gefäß 5o7 und den ersten. Teil von 502. Ein Teil
der Luft tritt bei 509 aus, der Rest durchströmt den zweiten Teil des Gefäßes
5o2 und kehrt durch das Verbindungsrohr 6o9 in das Gefäß 501 zurück. Unter
der Voraussetzung gleicher Luftmengen und gleicher Temperaturdifferenzen werden
bei Abb.4 größere Wärmemengen umgesetzt als bei Abb. r. Dafür ist die bei 5o9 (Abb...)
austretende Luftmenge feuchter als die bei 9 (Abb. i) austretende.
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In den Abb. 5 bis 8 sind Anwendungen des Erfindungsgegenstandes erläutert,
bei denen durch eine gegebene Temperaturdifferenz der Trockenheitsgrad der Luft
noch gesteigert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit Hilfe dessen selbst aus
trockener Luft noch Feuchtigkeit abgeschieden werden kann, ist in Abb. 5 dargestellt.
Die beiden Absorptionsgefäße sind mit i i und 12 bezeichnet. Die trockene Luft tritt
bei i9 ein, bei 15 aus. Sie durchströmt der Reihe nach das Absorptionsgefäß 12,
das aufwärts führende Rohr 18, einen Kondensationsraum 17, das abwärts führende
Rohr-16, .das Absorptionsgefäß i i und entweicht durch das Rohr 15. Die Absorptionsgefäße
sind durch die Flüssigkeit führenden Rohre 13 und 1¢ miteihander verbunden. Die
zu dem Verfahren erforderliche Wärme soll durch die Einstrahlung von Sonnenwärme
zugeführt werden. Aus diesem Grunde ist eine wärmeisolierende Wand 20 gezogen, die
den links liegenden Teil vor den Sonnenstrahlen schützt, während der rechts von
ihr liegende Teil, insbesondere das Absorptionsgefäß 12 und der aufwärts führende
Teil des Rohres 13, den durch schräge Pfeile angedeuteten Sonnenstrahlen ausgesetzt
sind. Das im Rohr 17 anfallende niedergeschlagene Wasser wird in einem Behälter
21 gesammelt.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die Absorptionslösung in
den Gefäßen r i und 12 hat zunächst einen Sättigungsdruck, der dem Partialdruck
des Wasserdampfes in der umgebenden Luft entspricht. Infolge der Temperaturerhöhung
durch die Sonnenbestrahlung steigt der Sättigungsdruck in 12. Die trockene bei 19
eintretende Luft nimmt bei dieaer höheren Temperatur Feuchtigkeit aus der Absorptionslösung
auf. Die dabei verbrauchte Wärme wird durch die Sonneneinstrahlung ersetzt. Die
durch Erwärmung und größeren Feuchtigkeitsgehalt leichter gewordene Luft steigt
im Rohre 18 aufwärtsdurchströmt das Gefäß 17, wird hier im Schatten abgekühlt und
gelangt durch das Rohr 16 in das Absorptionsgefäß i i. Hier gibt sie an die kühlere
Absorptionslösung mehr Feuchtigkeit ab, als sie aus der wärmeren in 12 aufgenommen
hatte. Die hierbei entstehende Wärme wird durch entsprechende Wärmeaustauscheinrichtungen,
Rippen o. dgl., an die Umgebung genügend schnell abgeführt, so daß die Temperatur
nicht wesentlich über die im Schatten herrschende Temperatur steigen kann. Durch
die Absorption ist die Absorptionslösung in i i wasserreicher geworden, und zwar
am wasserreichsten an demjenigen Ende des Absorptionsgefäßes i i, an dem sie mit
der durch das. Rohr 16 eintretenden feuchten Luft unmittelbar in Berührung kommt.
Diese wasserreichere Absorptionslösung gelangt durch das Rohr 13 in das Absorptionsgefäß
12, und zwar an dasjenige Ende, an dem die Luft das Gefäß verläßt. Durch die Berührung
mit der eintretenden wasserreichen Absorptionslösung am Schluß des Verdampfungsprozesses
erhöht die Luft ihren Wassergehalt, gelangt also feuchter durch das Rohr 16
in das Gefäß i i. Der Wassergehalt der Absorptionslösung wird daher noch weiter
vergrößert und hat im Gefäß 12 eine noch vermehrte Wasserabgabe an die Luft zur
Folge. Infolge der höheren Temperatur in diesem Gefäß wird die Absorptionslösung
an ihrem Austrittsende, wo sie mit der noch ganz trockenen Luft in Berührung kommt,
wieder sehr wasserarm. Die Lösung ist daher, nachdem sie durch das Verbindungsrohr
14 in das Absorptionsgefäß i i gelangt ist, in der Lage, die durch 15 austretende
Luft bei der hier. herrschenden geringeren Temperatur so weitgehend ihres fVasserdampfes
zu berauben, daß die Luft mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt austritt, als sie bei
i9 eintritt. Die so von der Vorrichtung zurückbehaltene Wassermenge sammelt sich
in den Absorptionsgefäßen nach den dem Kondensationsgefäß 17 zugekehrten Enden hin
immer mehr an, und die durch dieses Kondensationsgefäß strömende Luft führt einen
immer größeren Wassergehalt mit sich, bis der Punkt erreicht ist, in dem die Temperaturerniedrigung
im Schatten ausreicht, um Kondenswasser niederzuschlagen. Das Kondenswasser sammelt
sich im Vorratsgefäß 21, und der ganze Vorgang wird von nun an stationär, indem
dauernd so viel Wasser im Kondensationsgefäß 17 kondensiert wird, wie der
bei 15 austretenden Luft entzogen ist. Die bei .15 austretende- getrocknete Luft
kann zu Kühl- oder Trocknungszwecken verwandt werden. Außerdem
ist
das im Gefäß zi aufgefangene, aus der Luft gewonnene Wasser in wasserarmen Gegenden
wertvoll.
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Da die Luft im aufsteigenden Rohr iS wärmer ist als im abwärts führenden
Rohr 16, entsteht eine Schornsteinwirkung, die die Luft durch die Vorrichtung selbsttätig
hindurchsaugt. Ebenso ruft der Temperaturunterschied der Absorptionslösung im kühleren,
abwärts führenden Schenkel des Rohres 13 und im wärmeren, aufwärts führenden einen
Umlauf der Absorptionslösung hervor.
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Obwohl die atmosphärische Luft beim Austritt aus der Vorrichtung geringeren
Feuchtigkeitsgehalt besitzt als beim Eintritt, wird sie zunächst mit Wasserdampf
angereichert. Diese Anreicherung, die den Zustand der Luft über die Grenzen des
Zustandsbereiches hinaustreibt, die durch Anfangs- und Endzustand gegeben sind,
ist auch hier das Mittel, durch das gemäß der Erfindung die Abscheidung flüssigen
Wassers ermöglicht und in möglichst wirtschaftlicher Weise durchgeführt wird.
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Es kann auch die Aufgabe auftreten, mit Hilfe einer großen Wärmemenge,
die aber nur unter geringen Temperaturunterschieden zur Verfügung steht, eine Kälteleistung
zu erzeugen, aber bei unverhältnismäßig tieferer Temperatur. Diese Aufgabe kann
mit Hilfe der Vorrichtung nach Abb. i gelöst werden, wenn der linke Teil durch Wärmeabfuhr
auf der vorhandenen niedrigeren Temperatur, der rechte Teil durch Wärmezufuhr auf
der vorhandenen höheren Temperatur gehalten wird. Beispielsweise kann auch hier
derTemperaturunterschied zwischen sonnenbestrahlten und im Schatten liegenden Teilen
ausgenutzt werden. Zu diesem Zwecke ist eine wärmeisolierende Wand zu denken, die
mit 22 bezeichnet ist. Eine waagerechte Wand 24 soll dazu dienen, einen Wärmeschutz
für das VerdampfungSgefäß 7 zu bilden, in dem die gewünschte tiefe Kühltemperatur
entsteht. Die rechts von der senkrechten Wand liegenden Teile sind der Sonnenbestrahlung
ausgesetzt, die links von ihr liegenden Teile bleiben im Schatten. In den Gefäßen
i und a befindet sich eine so wasserarme Absorptionslösung, daß die durch das Rohr
5 eintretende Luft im Absorptionsgefäß i Feuchtigkeit an die Lösung abgibt. Die
entstehende Wärme wird an die Umgebung abgeführt. Die auf diese Weise sehr weitgehend
getrocknete Luft gelangt durch das Rohr 6 in das Gefäß 7, wo sie mit reinem Wasser
in Berührung tritt. Die weitgehend getrocknete Luft kann aus diesem Gefäß Wasser
auch bei einer sehr niedrigen Temperatur verdampfen, insbesondere wenn für einen
Wärmeaustausch zwischen den Rohren 6 und 9 in an sich bekannter Weise gesorgt
wird. Die hierbei gebundene Wärme wird dem Kühlgut zwecks Kühlung entzogen. Die
Luft steigt dann mit etwas größerem Feuchtigkeitsgehalt durch das Rohr ä empor und
gelangt in das Absorptionsgefäß a, wo sie bei der durch die Sonneneinstrahlung erhöhten
Temperatur so viel Feuchtigkeit aufnimmt, daß sie die Vorrichtung durch das Rohr
9 wasserreicher verläßt, als sie durch das Rohr 5 eingetreten ist. Dadurch wird
die Absorptionslösung in a ihres Wassergehaltes wieder so weit beraubt, daß sie
im Gefäß i Wasserdampf aus der eintretenden Luft absorbieren kann. Bei dieser Art
der Durchführung der Erfindung wirken die Trockenheit der Luft und ein vorhandener
geringer Temperaturunterschied zusammen, um einen großen Temperaturunterschied,
nämlich tiefe Kälte, zu erzeugen: Mit der Erfindung läßt sich aber auch die umgekehrte
Aufgabe lösen, daß geringe Kältemengen von tiefer Temperatur vorhanden sind, wie
z. B. eine gewisse Menge Eis, während andererseits nur eine mäßige Abkühlung verlangt
wird, beispielsweise von 30° auf ao° C._ Diese Abkühlung würde mit Hilfe von Eis
von o° C unwirtschaftlich sein, da der Temperaturunterschied von ao° bis o° nicht
ausgenutzt wird. Mit Hilfe einer Vorrichtung nach Abb. 5 lassen sich selbst solche
Aufgaben in wirtschaftlicher Weise lösen. d. h. aus i kg schmelzenden Eises lassen
sich mehr als So Kalorien Kälteleistung gewinnen. Das Absorptionsgefäß 1z darf hierzu
nicht geheizt werden, sondern es muß so weitgehend gekühlt werden, daß die Temperatur
sich nicht wesentlich über die der Umgebung erhebt. Das Kondensationsgefäß 17 wird
mit Eis gekühlt, und im Absorptionsgefäß i i entsteht eine entsprechend größere
Kältemenge bei der gewünschten mäßigen Kühltemperatur. Die atmosphärische Luft tritt
bei i9 ein. Die Absorptionslösung in 1a ist so wasserarm, ' daß sie Wasserdampf
aus der Luft aufnimmt. Die so getrocknete Luft steigt durch das Rohr 18 empor und
wird im Kondensationsgefäß 17 so stark gekühlt, daß sie trotz ihrer Trockenheit
noch Feuchtigkeit niederschlägt, die im Kondensationsgefäß 21 gesammelt und abgeführt
wird. Die Luft gelangt dann durch das Rohr 16 in das Absorptionsgefäß ii, wo sie
infolge ihrer hohen Trockenheit der Absorptionslösung Wasserdampf entzieht. Die
hierbei gebundene Wärme erzeugt die gewünschte Kiihlung. Die Absorptionslösung wird
durch die sehr trockene Luft so wasserarm, daß sie im Absorptionsgefäß 1z auch bei
der höheren Temperatur der Umgebung Wasser aus der atmosphärischen Luft absorbieren
kann.
Die beschriebenen Vorrichtungen können nun noch in mannigfacher
Weise den zu lösenden Aufgaben angepaßt werden. Um ein Beispiel hierfür zu geben,
soll die Vorrichtung nach Abb. 5 noch einmal betrachtet werden, und zwar nicht in
der zuletzt, sondern in der zuerst beschriebenen Arbeitsweise. Der rechts von der
Wand 2o liegende Teil der Vorrichtung wird erwärmt, der links davon liegende Teil
wird gekühlt. Durch den Wärmeaufwand wird erreicht, daß die bei i9 eintretende atmosphärische
Luft bei 15 in trockenerem Zustande austritt. Das ihr entzogene Wasser wird im Gefäß
21 gesammelt. Da die atmosphärische Luft in (las Absorptionsgefäß i i mit einem
Feuchtigkeitsgehalt eintritt, der größer ist als der ursprüngliche, und da sie anderseits
bei i 5 mit geringerem Feuchtigkeitsgehalte austritt, so muß sie während ihres Weges
durch das Gefäß 1 i einen Zustand erreichen, in dem ihr 1-#euchtigkeitsgehalt ebenso
groß ist .wie der ursprüngliche.
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Von dieser Tatsache ist bei der Vorrichtung nach Abb. 6 Gebrauch gemacht.
Diese arbeitet grundsätzlich ebenso wie die nach Abb. 5. Jedoch sind an Stelle.
des einen Ab-:orptionsgefäßes i i zwei Absorptionsgefäße i i' und i i" angeordnet,
die, wie die Pfeile zeigen, von der Absorptionslösung nacheinander durchflossen
werden. Sie tritt durch (las Rohr 14 ein, durchfließt das Gefäß i i". gelangt durch
die Rohre 30 und 31 in das Gefäß i i' und v erläßt dieses durch das Rohr
13. Die atmosphärische Luft dagegen tritt (huch das Rohr 16 in das Gefäß i i' ein.
Dieses ist nun so lang gewählt, daß an seinem Ende die Luft denselben Feuchtigkeitszustand
hat, wie er in der Atmosphäre herrscht. Infolgedessen wird an dem ganzen Vorgang
nichts geändert, wenn, wie hier darg (r estellt. die Luft durch das Rohr 32 wieder
in die Atmosphäre austritt und in das Ab-.(#trl)tionsgefäß i1" Luft aus der Atmosphäre
durch das Rohr 33 eintritt, um es durch das Rolir 34 wieder zu verlassen.
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Auch (las Absorptionsgefäß 12 der Abb. 5 ist in -zwei Gefäße
12' und 12" zerlegt, und zwar so, (laß der Sättigungsgrad der Absorption.hisung
ain Lösungsaustrittsende des Getä t@cs 1 2' ebenso groß ist wie am Lösungseintrittsende
des Gefäßes ii'. Die Lösung, die (las Gefäß 11' durch das Rohr 13 verlasen liat,
gclangt in (las Gefäß 12' und von liier durch die Rohre 35 und 36 in das Gefäß 12".
von wo sie durch (las Rohr 14 wieder iü (las Gefäß 1 t" gelangt, um (leg Kreislauf
von neuem 711 Die atmosphärische Luft ;ritt durch (las Rohr io in (las Gefäß i:"
ein. gelangt von liier durch die Rohre ,,7 u11(1 38 in (las Gefäß 1'a', von hier
durch das Rohr 18 in das Kondensationsgefäß 17 und durch das Rohr 16 in das Absorptionsgefäß
i i'. Aus dem Kondensationsgefäß 17 fließt das Kondensat durch das Rohr 39 in das
Sammelgefäß 21'.
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Bei der insoweit beschriebenen Einrichtung lassen sich nun mit Vorteil
zusätzliche Rohrverbindungen anbringen, wie aus folgenden Erwägungen hervorgeht.
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Die aus dem Gefäß 12' durch das Rohr 35 austretende Absorptionslösung
hat, wie oben angegeben, dieselbe Konzentration wie die in das Gefäß i i' durch
das Rohr 31 eintretende. Infolgedessen kann man die beiden Rohre 31 und 35 durch
ein Ausgleichsrohr 4o miteinander verbinden. Es kann nämlich der Fall eintreten,
daß die Lösungsmenge, die in den Gefäßen i i' und 12' gebraucht wird, größer oder
kleiner ist als die Lösungsmenge, die in den Gefäßen i 1" und 12" gebraucht wird.
Dann kann die überschüssige oder fehlende Menge durch das Rohr 40 ihren Weg nehmen.
Wenn in diesem Rohr beispielsweise Flüssigkeit in der Pfeilrichtung fließt, so ist
in den Gefäßen i i" und 12" eine größere Menge Absorptionslösung wirksam als in
den Gefäßen ii' und i2'. Man kann sogar so weit gehen, daß aus dem Rohr
30 überhaupt keine Flüssigkeit mehr in das Rohr 31 fließt, so daß das Gefäß
ii" lediglich mit dem Gefäß 12" in Lösungsaustausch tritt. Die Rohre 31 und 35 werden
dann unmittelbar miteinander verbunden, so daß durch die entstehende Verbindungsleitung
die Gefäße i i" und 12" ihre Lösungen untereinander austauschen können. Die umlaufenden
Mengen sind auf diese Weise vollkommen unabhängig voneinander geworden. Es können
sogar verschiedene Absorptionslösungen verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel
dieser Art ist in Abb. 7 dargestellt und wird weiter unten beschrieben.
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Die durch das Rohr 37 in Abb. 6 aus dem Absorptionsgefäß 12" austretende
Luft hat noch nicht ihren größten Feuchtigkeitsgehalt, und die aus dem Kondensationsgefäß
17 durch das Rohr 16 austretende Luft hat einen Teil ihres größten Feuchtigkeitsgehaltes
bereits wieder abgegeben. Die umlaufenden Lösungs- und Luftmengen lassen sich nun
so bemessen, daß die bei 37 austretende Luft denselben Feuchtigkeitsgehalt hat wie
die durch 16 eintretende. Man kann dann auch diese beiden Rohre durch ein Ausgleichsrohr
.41 miteinander verbinden. Dieses Ausgleichsrohr ermöglicht es, verschieden große
Luftmengen einerseits durch die Gefäße 12' und 17, andererseits durch die Gefäße
12" und i i' umlaufen zu lassen. Auch hier kann man so weit gehen, daß die durch
das Rohr 37 austretende Luft restlos durch die Rohre 41 und
bracht
werden. Diese getrocknete, bei 34 austretende Luft kann z. B. dazu dienen, um irgendwelche
besonders schwer trocknenden Stolte zu trocknen oder um Wasser bei sehr tiefer Temperatur
zu verdampfen, zum Zwecke, eine starke Kühlwirkung zu erzielen. Die mit Feuchtigkeit
wieder etwas angereicherte Luft- oder Gasmenge wird dann im 1`reislauf durch das
Rohr 33 wieder zurückgeführt.
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Die Vorrichtung kann leicht so gebaut werden, daß Luft und Absorptionslösung
sich überall im Gegenstrom bewegen. Die Gefäße i i" und i:2' werden zu diesem Zweck
als langgestreckte Rohre ausgeführt, desgleichen das rohrförmige Gefäß 44. Die Flüssigkeit
tritt an dem einen Ende dieser langgestreckten Rohre ein und an dem anderen Ende
aus. Die Leitungen für die Luft sind ebenfalls an den Enden angebracht, aber so,
daß Luft da eintritt, wo die Flüssigkeit austritt.
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Alle beschriebenen Verfahren zur Durchführung der Erfindung haben
das Neue gemeinsam, daß durch atmosphärische Luft ein Austausch von Wasserdampf
innerhalb einer bestimmten Partialdruckzone, aber zwischen zwei Bereichen verschiedener
Temperatur und verschiedener Konzentration des Absorptionsmittels vermittelt wird,
wobei die bei niedrigerer Temperatur vor sich gehende Zustandsänderung des Absorptionsmittels
bei höherer Temperatur rückgängig gemacht wird und die bei höherer Temperatur vor
sich gehende Zustandsänderung bei niedrigererTemperatur rückgängig gemacht wird.
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Alle beschriebenen Verfahren können mit derselben Luftmenge mehrfach
nacheinander durchgeführt werden, wie dies für das zuerst beschriebene Verfahren
an Hand der Abb. a bis q. dargelegt worden ist.