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Absorptionskälteapparat Die Erfindung betrifft einen Absorptionskälteapparat,
in welchem ein mit Bezug auf das Kälte- und Absorptionsmittel indifferentes Gas
zum Druckausgleich verwendet wird. Die Erfindung besteht darin, daß als druckausgleichendes
Gas Wasserstoff verwendet wird.
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Der Wasserstoff hat für die den Gegenstand der Erfindung bildenden
Absorptionskälteapparate wesentliche Vorzüge.
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Bekanntlich hat Wasserstoff eine sehr hohe Diffusionsgeschwindigkeit.
Dies hat beim Betrieb von Absorptionskälteapparaten zur Folge, daB im Verdampfer,
wo das indifferente Gas mit dem Kältemittel in Berührung kommt, die Verdampfung
des Kältemittels sich außerordentlich schnell vollzieht. Der Wasserstoff verhindert
ferner die Dissoziation von im Apparat vorhandenen Mitteln, die ebenfalls Wasserstoffmoleküle
enthalten, z. B. Ammoniak und Wasser, die überwiegend als Kältemittel bzw. Absorptionsmittel
verwendet werden. Die gute Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffes sichert ferner einen
sehr guten Wärmeaustausch im Temperaturwechsler, der zwischen Verdampfer und Absorber
angeordnet ist und das vom Verdampfer kommende Gemisch von Kältemittel und indifferentem
Gas in Wärmeaustausch mit dem vom Absorber zum Verdampfer strömenden, gereinigten,
indifferenten Gas bringt. Die geringe Wärmekapazität des Wasserstoffes bietet den
Vorteil, daß nur geringe Wärmemengen vom Absorber zum Verdampfer beim Umlauf des
Gases mitgeschleppt werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel eines mit Wasserstoff als druckausgleichendes
Gas arbeitenden Absorptionskälteapparates ist in der Zeichnung dargestellt.
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Der Kälteapparat besteht aus dem Kocher K, dem Verdampfer G, dem Absorber
A und dem Kondensator C, die zu einem geschlossenen Kreislaufsystem vereinigt sind.
Der Kocher K enthält ein Kältemittel, z. B. Ammoniak, in Wasser gelöst, während
der Verdampfer G und der Absorber A außer dem Kältemittel in Gasform erfindungsgemäß
das im Verhältnis zum Kältemittel indifferente Gas, Wasserstoff, enthalten. Verdampfer
und Absorber enthalten ferner zweckmäßig eine poröse oder fibröse Masse E, z. B.
Eisenwolle, welche zur Erzielung einer möglichst feinen Verteilung der in die betreffenden
Gefäße einströmenden Flüssigkeiten über eine möglichst große Oberfläche vorgesehen
ist. Diese Masse ist in einer Anzahl rohrförmiger Zellen F untergebracht, welche
oben und unten miteinander in Verbindung stehen und mit perforierten Böden H versehen
sind. Eine Kondensatorschlange
C, welche den Gasraum des I Kochers
mit dem Verdampfer verbindet, ist nebst dem Absorber A in einem Kühlwasserbehälter
B untergebracht. Das Ende der in lt den Verdampfer mündenden Rohrleitung bildet
einen perforierten Verteiler I. Der Verdampfer G kommuniziert oben und unten mit
dem Absorber A durch Röhren M und N,
-welche zu einem Wärmeaustauscher
R vereinigt sind, indem z. B. das Rohr H innerhalb des Rohres N angeordnet ist Kocher
und Absorber sind durch Rohrleitungen L und P und eine Steigleitung
U zu
einem geschlossenen Kreislaufsystem für die Absorptionsflüssigkeit vereinigt.
Die Leitung L mündet einerseits nahe dem Boden des j Kochers in diesen ein und andererseits
in den oberen Teil des Absorbers; das im Absorber liegende Mündungsende ist hierbei
vorteilhaft zu einem perforierten Verteiler 0 ausgebildet. Das Rohr L ist innerhalb
des Rohres P derart angeordnet, daß die beiden Rohre zusammen einen Wärmeaustauscher
S ergeben. Das Kreislaufsystem. der Flüssigkeit enthält ferner ein Zwischengefäß
T, in welches das untere Ende der Steigleitung U entsprechend tief hineinreicht
und an das in höherem Niveau eine Leitung V angeschlossen ist, die zu einem innerhalb
des Flüssigkeitsraumes des Kochers angebrachten Gasbehälter Q führt. Das Zwischengefäß
T ist unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Absorber angeordnet, so daß die Absorptionsflüssigkeit
in ihn. einströmen und ihn zum Teil füllen kann. In dem Absorber ist stets eine
gewisse Flüssigkeitsreserve vorhanden.
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Der Apparat wirkt folgendermaßen. Beim Erhitzen des Kochers K wird
das Ammoniak aus der Flüssigkeit ausgetrieben und strömt vom Kocher in den Kondensator
C. Hier ' -wird es verflüssigt und fließt in flüssigem Zu- I stand in den Verdampfer
bzw. in die Zellen F, in denen es sich in der porösen Masse E verteilt und in Gegenwart
des Wasserstoffes durch Wärmeaufnahme aus der Umgebung wieder verdampft wird. Da
die Ammoniakdämpfe schwerer sind als der Wasserstoff, so sinkt die Mischung von
Ammoniak und Wasserstoff durch das Rohr F und wird in den unteren Teil des Absorbers
A geleitet, in dem sie mit der durch den Absorber strömenden Absorptionsflüssigkeit
in Berührung kommt, die das Ammoniak, nicht aber den Wasserstoff aufnimmt und somit
das Ammoniak aus dem Gemisch wieder ausscheidet, während der leichtere Wasserstoff
durch den Absorber aufsteigt und durch das Rohr IN zum Verdampfer G zurückkehrt
zur neuerlichen Mischung mit frisch verdampftem Ammoniak. Die Beimischung des indifferenten
Gases bewirkt also in der beschriebenen Ausführungsform den selbsttätigen Umlauf
der gasförmigen Arbeitsmittel des Systems.
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Die Zirkulation der Absorptionsflüssigkeit erfolgt derart, daß die
ammoniakreiche Flüssigkeit im Absorber aus diesem durch die Leitungen P und U in
den Kocher eingeführt wird, wie im folgenden noch beschrieben wird, während die
ammoniakarme Flüssigkeit dem Absorber durch die Leitung L dadurch zugeführt wird,
daß das Flüssigkeitsniveau im Kocher stets etwas höher liegt als im Verteiler 0
im Absorber.
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Beim Beheizen des Kochers sammelt sich ein Teil des in ihm entwickelten
Gases im Gasbehälter Q unter einem Druck, der größer ist als' derjenige im Gasraum
des Kochers, entsprechend dem Unterschiede der Druckhöhen zwischen dem Flüssigkeitsspiegel
im Kocher einerseits und dem Flüssigkeitsspiegel in dem teils Gas teils Flüssigkeit
enthaltenden Gasbehälter Q andererseits. Der Gasbehälter Q, dessen Innendruck von
der im Kocher ausgetriebenen Gasmenge abhängt, ist derart im Kocher angeordnet,
daß dieser überdruck größer werden kann als der Druck der Flüssigkeitssäule im Steigrohr
U. Hier- . bei kommt im Kocher ausgetriebenes Gas mit der reichen Lösung zusammen,
bevor diese gefördert wird. Sie wird im Zwischenbehälter T hinuntergedrückt, bis
das Gas schließlich den Flüssigkeitsspiegel im Behälter T bis in die Höhe der unteren
Eintrittsmündung des Steigrohres U herabgedrückt hat. Gleichzeitig wird die Flüssigkeit
im Steigrohr U entsprechend hoch hinaufgedrückt. Das Gas kann jedoch nicht durch
Leitung P in den Absorber eintreten. Durch Anordnung .eines verhältnismäßig engen
Steigrohrquerschnittes -wird gleichsam ein Flüssigkeitspfropfen in diesem durch
das im unteren Ende des Steigrohres eintretende Gas hohen Druckes vorgetrieben und
durch das Steigrohr in den Kocher übergeleitet, worauf hinter dem Flüssigkeitspfropfen
auch das Gas in den Gasraum des Kochers eintritt und ein Druckausgleich zwischen
dem Gasraum des Kochers und dem Gasraum des Behälters T erfolgt, -wodurch die Absorptionsflüssigkeit
im letzteren durch Zufuhr frischer, mit Ammoniak angereicherter Flüssigkeit aus
dem Absorber A wieder ansteigen kann, .bis im Behälter Q neu entwickeltes Gas dasselbe
Spiel wiederum einleitet. Im vorliegenden Falle erhält man also eine Pumpe ohne
bewegte Teile. Es ist hierbei wesentlich, einen geringen Querschnitt des Steigrohres
zu wählen, damit nicht das Gas aus dem Behälter T durch die Flüssigkeit im Steigrohr
hindurch nach dem Gasraum des Kochers entweicht; ohne wesentliche Mengen der Flüssigkeit
im Rohr U mitzunehmen.