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Verfahren zum Betriebe von kontinuierlich arbeitenden Absorptionskälteapparaten
Die Erfindung bezieht sich auf ausschließlich durch Wärme betriebene, kontinuierlich
und mit druckausgleichendem Gas arbeitende Absorptionskälteapparate und betrifft
ein Verfahren zur Austreibung von Kältemittel aus seiner Lösung sowie zum Umlauf
dieser Lösung im Apparat.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Apparate, bei denen durch
Wärmezufuhr gebildete Dämpfe, die zur Hebung von Absorptionsflüssigkeit auf einen
höheren Ort gedient haben, wieder verflüssigt werden, wobei ihre Verflüssigungswärme
Kältemitteldämpfe aus einem anderen Teil von im Apparat enthaltener Absorptionslösung
austreibt.
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Die Erfindung bezweckt, derartige Apparate betriebssicherer zu machen
und ihren Wirkungsgrad zu verbessern, und besteht im wesentlichen darin, daß im
Absorber angereicherte Lösung vom Absorber zunächst einem Behälter zugeführt wird,
in dem aus der in ihm enthaltenen Lösung durch im Apparate frei werdende Verflüssigungswärme
Gas ausgetrieben wird, das zum Kondensator geleitet wird. Von dem genannten Behälter
aus wird dann die Lösung weiter einem zweiten von außen beheizten Behälter zugeführt,
in dem weiteres Gas, das gleichfalls zum Kondensator geführt wird, ausgetrieben
wird. Die in dieser Weise zweimal entgaste Lösung wird dann weiter einer Fördervorrichtung
zugeleitet, in der durch erneute Wärmezufuhr von außen weitere Gasmengen ausgetrieben
werden, die die Flüssigkeit emporheben. Die letztgenannten Gasmengen, die im wesentlichen
aus Dämpfen des Absorptionsmittels bestehen, werden, nachdem sie die Lösung gehoben
haben, in der gleichen Lösung wieder verflüssigt. Die hierbei frei werdende Verflüssigungswärme
wird dazu benutzt, aus dem erstgenannten Behälter Kältemitteldämpfe auszutreiben.
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Die Erfindung soll an Hand der in den beiliegenden Zeichnungen in
Abb. i bis 5 beispielsweise dargestellten Absorptionskühlapparate näher beschrieben
werden. , In Abb. i bis 3 wird in drei Projektionen, in Abb. 2 teilweise im Schnitt,
ein gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitender Absorptionskühlapparat und in Abb.
q. und 5 eine von der in Abb. i bis 3 gezeigten konstruktiv etwas abweichende Ausführungsform
dargestellt.
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In Abb. i bis 3 bezeichnet K einen mit einem Heizrohr i versehenen
Entgaser, der eine Lösung von einem Kältemittel, z. B. Ammoniak, in einer Absorptionsflüssigkeit,
z. B. Wasser, enthält. Außer der Kältemittelaustreibung gemäß der Erfindung, die
in einem Entgasungsgefäß0 stattfindet und unten näher beschrieben werden soll, wird
mit diesem Entgaser K Kältemittel, d. h. Ammoniak, aus der Absorptionslösung durch
Wärmezufuhr zum Heizrohr i ausgetrieben. Die im Entgaser K ausgetriebenen Ammoniakdämpfe
strömen durch eine Steigleitung, in der ein sogenannter Wasserabscheider V bekannter
Art eingebaut ist, zum Kondensator C des Apparates, wo sie verflüssigt werden; das
entstandene Kondensat strömt von hier durch die Leitung 3 zu dem Verdampfer G
des
Apparates. Im Verdampfer G verdampft das Ammoniak in Gegenwart eines indifferenten
Gases, z. B. Wasserstoffs, und dabei entstandenes Gasgemisch strömt durch die Leitung
4., Gastemperaturwechsler R und Leitung 5 zu einem Absorber A, wo das Ammoniak von
diesem Absorber durch Leitung 6 zugeführter armer Absorptionslösung wieder absorbiert
wird, während der Wasserstoff dem Verdampfer G durch die Leitung 7, Temperaturwechsler
R und Leitung 8 wieder zuströmt. Die im Absorber gebildete reiche Lösung fließt
durch eine Leitung 9 vom Boden des Absorbers zu einem auf niedrigerer Höhe angeordneten
Flüssigkeitsbehälter Q. Um in diesem Behälter denselben Druck wie im Absorber sicherzustellen,
sind die Gasräume dieser Gefäße durch eine Leitung 28 verbunden. Vom Behälter Q
strömt die sogenannte reiche Lösung durch eine Leitung io, einen Flüssigkeitstemperaturwechsler
T und eine Leitung ii zu dem Entgasungsgefäß 0, in welchem eine Austreibung von
Kältemittel gemäß der Erfindung erfolgt. Die hierbei gebildeten Ammoniakdämpfe strömen
durch Leitung 12 zur Steigleitung 2, wo sie sich mit vom Entgaser K kommenden Ammoniakdämpfen
mischen und zum Kondensator C weiterströmen. Im Entgasungsgefäß 0 teilweise entgaste
Absorptionslösung strömt durch die Leitung 13 zu der Steigleitung 2 und von hier
zu dem tiefer angeordneten Entgaser K, wo eine weitere Ammoniakaustreibung erfolgt.
Vom EntgaserK wird die entgaste, sogenannte arme Lösung durch die Leitung 14 zu
einer in Form einer um das Heizrohr i gewundenenRohrschlange ausgebildeten Thermopumpe
P geleitet, worin zufolge der Beheizung eine weitere Gasaustreibung erfolgt, wodurch
eine Beförderung der armen Lösung durch die Leitung 15 zu einer im Entgasungsgefäß
0 angeordneten Rohrschlange 16 o. dgl. bewirkt wird. In der Thermopumpe P gebildetes
Ammoniakgas, das gegebenenfalls mit Wasserdämpfen gemischt ist, wird in der Rohrschlange
16 zufolge der Kühlung dieser Schlange durch vom Absorber kommende reiche Lösung
wieder verflüssigt, wobei die entbundene Verflüssigungswärme an die reiche Lösung
übergeführt wird und eine Gasentwicklung aus dieser gemäß der Erfindung bewirkt.
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Durch das in der Thermopumpe P durch die Beheizung entwickelte Gas
wird in der Leitung 15 eine aus Gas und Flüssigkeit zusammengesetzte Säule gebildet,
die ein niedrigeres spezifisches Gewicht hat als die dieser entsprechende Säule
im Steigrohr 2, wodurch die Flüssigkeit durch die Rohrschlange 16, Leitung 17, Temperaturwechsler
T und Steigleitung 2 zum Absorber befördert wird. Der Umlauf der Absorptionsflüssigkeit
kann somit durch richtige Abmessung des Höhenunterschiedes zwischen den Entgaser
0 und K auf einen erwünschten Wert eingestellt werden. Selbstverständlich kann dieser
Umlauf auch durch die Wärmezufuhr zur Thermopumpe geregelt werden.
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Um eine Entlüftung des Temperaturwechslers T zu bewirken, ist dieser
durch eine Leitung 18 mit dem Gastemperaturwechsler R verbunden. Durch diese Leitung
18 werden in der Rohrschlange 16 nicht verflüssigte Gasmengen, z. B. mitgerissener
Wasserstoff, fortgeleitet, wodurch eine störende Einwirkung derselben auf den Flüssigkeitsumlauf
vermieden wird. Um Rohranschlüsse am Temperaturwechsler zu ersparen, ist es zweckmäßig,
die Leitung 17, durch welche die aus der Rohrschlange 16 kommende arme Lösung in
den Temperaturwechsler tritt, wie dargestellt, in das Entlüftungsrohr 18 münden
zu lassen, so daß für beide Leitungen nur ein Anschluß am Wechsler erforderlich
ist.
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Der liegend ausgebildete Absorber ist durch eine um seine Wandung
herum spiralförmig gewundene Kühlwasserleitung i9 gekühlt, aus der das Kühlwasser
durch eine Steigleitung 2o einer mit dem Kondensator C in metallischer Verbindung
stehenden Kühlspirale 21 zugeführt wird. Der Absorber A und der Verdampfer G sind
innen mit Verteilungsplatten 22 versehen, um eine wirksame Durchführung des in diesen
Gefäßen stattfindenden Absorptions- bzw. Verdampfungsverlaufes zu ermöglichen. Im
dargestellten Beispiel sind die Platten zueinander seitlich versetzt, so daß ein
zickzackförmiger Gasweg erhalten wird, und ferner mit Hemmorganen 23 versehen, die
z. B. aus Rippen o. dgl. bestehen, die eine hemmende Wirkung auf die Flüssigkeitsströmung
entlang den Platten ausüben. Die Platten können aus Gußeisen ausgeführt werden und
mit dem Zylinder 24 in einem Stück ausgebildet sein, der gegen die Gefäßwandungen
dicht anliegt, um einen guten Wärmeübergang sicherzustellen. Der Gastemperaturwechsler
R ist -in bekannter Weise mit Endkammern 25 und 26 versehen, zwischen welchen Rohre
27 angeordnet sind. Das vom Verdampfor zum Absorber strömende reiche Gas wird durch
diese Rohre hindurchgeleitet, während das vom Absorber kommende, dem Verdampfer
zuströmende Gas dieselben umspült. 29 ist ein Füllventil, durch welches im Apparat
vorhandene Mittel in diesen eingeführt werden.
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In Abb. 4 und 5 ist eine etwas abgeänderte Ausführungsform des an
Hand der Abb. i bis 3 beschriebenen Absorptionskühlapparates gezeigt. In dieser
Ausführungsform ist der Absorber stehend angeordnet, was eine größere Förderhöhe
der Absorptionsflüssigkeit verlangt. Es sind deshalb zwei Thermopumpen P1 und P.
zum Bewirken des Flüssigkeitsumlaufes hintereinandergeschaltet. Als eine Konsequenz
ist das im vorigen Beispiel mit Q bezeichnete Entgasungsgefäß
hier
in zwei durch Rohrleitungen ;o und 31 miteinander verbundene, in gleicher Höhe angeordnete
Entgasungsgefäße 0, und 0= aufgeteilt. Vom Absorber kommende reiche Lösung
strömt durch die Leitung io, den Temperaturwechsler T und die Leitung ii in das
Entgasungsgefäß 02 hinein und von diesem durch die Leitung 31 zum Entgasungsgefäß
0,
und schließlich nach in diesem erfolgter Entgasung durch die Leitung 13
zur Steigleitung 2 und von hier zum Entgaser K. Im Entgaser K entgaste Lösung strömt
durch die Leitung 14 zur Thermopumpe P1 und von hier durch die Leitung 15 zu einer
im Entgasungsgefäß 01 in derselben Weise, wie oben an Hand der vorhergehenden
Ausführungsform beschrieben, angeordneten Rohrschlange, von wo sie durch das Rohr
32 zur Thermopumpe P, strömt und dann durch die Steigleitung 33 zu einer
im Entgasungsgefäß 02 angeordneten ähnlichen Rohrschlange und von hier durch die
Leitung 17, den Temperaturwechsler T und die Steigleitung 6 zum Absorber. Es geht
ohne weiteres hervor, daß in der Thermopumpe P1 entwickeltes Gas in die arme Lösung
in der im Entgasungsgefäß 0, vorgesehenen Rohrschlange unter Austreibung
von Ammoniak aus der diesem Entgasungsgefäß vom Entgasungsgefäß 02 zugeführten Lösung
wieder absorbiert wird und daß das in der Thermopumpe P2 gebildete Gas in der im
Entgasungsgefäß 02 angeordneten Rohrschlange unter Austreibung von Ammoniak aus
der diesem Entgasungsgefäß vom Temperaturwechsler zugeführten reichen Lösung wieder
absorbiert wird. In den Entgasungsgefäßen 0,
und 0. ausgetriebenes Ammoniak
strömt durch die Leitung 12 und Steigleitung - zum Kondensator.
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Es ist klar, daß durch die Hintereinanderschaltung der Thermopumpen
PI und P2 eine gesteigerte Förderhöhe für die Absorptionsflüssigkeit bewirkt werden
kann, indem die Wirkungen beider Pumpen sich addieren, da zwei zusammenwirkende
Säulen gebildet werden, die ein geringeres spezifisches Gewicht als die denselben
entsprechenden Reaktionssäulen haben.
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Solche Leitungen im Umlaufsystem der Absorptionsflüssigkeit, durch
welche Lösung abwärts bewegt wird, z. B. die Leitungen 17 und 32, werden
zweckmäßig mit Entlüftungskanälen versehen, durch welche nicht verflüssigtes Gas
aus denselben, z. B. zum Gastemperaturwechsler, fortgeleitet werden kann.
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Der an Hand der Abb. i bis 3 gezeigte und beschriebene Flüssigkeitsbehälter
Q ist in dieser Ausführungsform durch den unteren Teil des Absorbers ersetzt worden,
der eine gewisse Flüssigkeitsreserve enthält, durch die der Flüssigkeitsumlauf stabil
gehalten wird.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, daß, wie oben beschrieben, das in
der Thermopumpe P bzw. den Thermopumpen P1 und P2 aus der Absorptionsflüssigkeit
zum Bewirken des Flüssigkeitsumlaufes ausgetriebene Mittel, durch dessen Wiederabsorption
in der Flüssigkeit ein Kältemittelaustreiben im Entgasungsgefäß 0 bzw. den Entgasungsgefäßen
0, und 02 stattfindet, aus dem Kältemittel selbst besteht, sondern es kann
auch aus einem der Absorptionsflüssigkeit zugeführten Mittel bestehen, das aus derselben
erst bei in der Pumpe bzw. in den Pumpen hervorgerufener Temperatur ausgetrieben
und dann in der Absorptionsflüssigkeit in beschriebener `.'eise wieder absorbiert
wird und dieser bei ihrem Umlauf durch den Absorber mitfolgt.