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Absorptionsmasse für Absorptionskältemaschinen Die Erfindung betrifft
eine Absorptionsmasse für Kältemaschinen mit festen Absorptionsmitteln, dessen Teilchen
bei Vereinigung mit dem Kältemittel sich ausdehnen..
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Trockene Kältemaschinen mit einem festen oder trockenen Absorptionsmittel
für das Kältemittel hat man bereits in Vorschlag gebracht, z. B. die Verwendung
von Calciumchlorid oder Strontiumchlorid, zur ab-,vechselnden Absorption und Entwicklung
von Ammoniak. Derartige Anlagen haben keinen vollkommenen Erfolg ergeben, zum Teil
mindestens, weil Calciumchlori,d (und Stoffe von ähnlicher Beschaffenheit, die die
Hauptabsorbierungsmittel für Ammoniak bilden) sich bei der Absorption von Ammoniak
gewaltig ausdehnen und bei der Entwicklung von Ammoniak .entsprechend zusammenziehen
oder schrumpfen. Dies hat eine mechanische Unstabilität der Struktur der Masse des
Absorptionsmittels zur Folge und verhindert, daß dasselbe in einer konstanten Form
gehalten werden kann. Es hindert weiter daran, daß es in einem befriedigenden Wärmeaustausch
mit für die Anlage wesentlichen Wärm- und Kühlvorrichtungen gehalten werden kann.
Es hat weiter zur Folge, daß die Teilchen während der Entwicklung und Absorption
wandern, so daß sie eine fortschreitendeKonzentration von Teilchen in gewissen Räumen
auf Kosten anderer Räume erzeugen. Eine derartige Wanderung und Konzentration entwickelt
häufig eine Kraft; die zur Zerstörung der Behälter oder Absorptionsgeneratoren genügt,
in denen das Material benutzt wird.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß zwischen
die festen Teilchen des Absorptionsmittels Lithiumnitratlösung, Mineralöle oder
andere Flüssigkeiten, die den Durchgang des Kältemittels zum festen Absorptionsmittel
ermöglichen, gelagert werden.
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Hierbei bilden anscheinend die einzelnen Teilchen des festen Stoffes
ein Gerippe, bei welchem jedes einzelne Teilchen durch den Bindestoff mit einem
anderen Teilchen verbunden ist. Wird nun das Ammoniak aus der festen Masse abgetrieben,
so wird zwar die Dichte abnehmen, aber nicht die allgemeinen Dimensionen, weil die
einzelnen Teileben der Masse nicht zusammenfallen können. Das Volumen des Absorptionsmittels
bleibt also dasselbe, ob nun die Dichte durch Absorption von Ammoniak erhöht oder
durch Freimachung desselben verringert wird, weil der Bindestoff die einzelnen Teilchen
zu einem Gerippe zusammenbindet.
Man bevorzugt als Absorptionsmittel
die Verwendung von Strontiumchlorid. Dieses Material ist dem Calciumchlorid hinsichtlich
seiner Verwandtschaft zu- Ammoniak sehr ähnlich und in seiner Bildung von bestimmten
chemischen Verbindungen, die als Additionsprodukte oder Additionsverbindungen mit
Ammoniak bekannt sind, ferner hinsichtlich seines Verhaltens während der Absorption
und Entwicklung von Ammoniak, Strontiumchlorid SrC12 absorbiert Ammoniak und bildet
eine der folgenden Additionsverbindungen, Ammoniate oder Amine: Strontiumchlo:-rid-i-amin,
SrC12 - NH3; Strontiumchlorid-2-amin, Sr C12 - 2 NH3 und Strontiumchlor id-8-amin,
SrC12 - 8 NH3. Die Art der Umwandlung des Materials aus einem Amin in ein anderes
zur Absorbierung oder Entwicklung von Ammoniak und die notwendigen Bedingungen für
diese Umwandlung sind in der physikalischen Chemie bekannt.
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Es hat sich herausgestellt, daß Strontiumchloridteilchen oder andere
Absorptionsmaterialien mit ähnlichen Eigenschaften in der Weise zu einer Masse vereinigt
werden können, daß die abwechselnde Ausdehnung und Kontraktion sowie die fortschreitende
Konzentration der Materialmasse als Ganzes verhindert wird. Dies erreicht man dadurch,
daß man mit dem pulverförmigen Material eine kleine Menge einer geeigneten viskosen
Flüssigkeit mischt und letztere über die ganze Masse so verteilt, daß jedes Teilchen
durch einen dünnen Filmüberzug angefeuchtet wird. Die benutzte Flüssigkeit muß offenbar
von solcher Beschaffenheit sein, daß sie die Teilchen des damit benutzten Absorptionsmaterials
anfeuchtet. Wird die Flüssigkeit vollständig über das Pulver verteilt, so bildet
sie auf der Oberfläche jedes einzelnen Teilchens einen Film. An den Berührungsstellen
der Teilchen miteinander wird der Flüssigkeitsfilm dicker als in den Zwischenräumen
oder Ecken unmittelbar rings um die Berührungspunkte. Dies beruht auf den bekannten
Erscheinungen der Kapillarität und Oberflächenspannung. An den Berührungsstellen
der Teilchen wird der dickere Flüssigkeitsfilm das Aneinanderhaften der Teilchen
zur Folge haben. Die verwendete Flüssigkeit muß zwar hinreichend viskos sein, so
daß die Teilchen aneinanderhaften, sie darf aber noch nicht zu viskos sein, um ein
Fließen in die Ecken um die Berührungspunkte zu verhin" Bern. In gleicher Weise
muß die Flüssigkeit so beschaffen sein, daß das Gefriermittel durch die Flüssigkeitsfilme
hindurch zu den einzelnen Teilchen hindurchgehen und das Strontiumchlorid erreichen
kann. Bevorzugt wird eine Flüssigkeit, in der das Gefriermittel löslich ist. Auch
sollte die Flüssigkeit so beschaffen sein, daß sie die Reibung zwischen den Teilchen
verkleinert, ohne sie aber vollkommen zu beseitigen. Der Flüssigkeitsfilm; der benachbarte
Teilchen zusammenbindet. muß mit anderen Worten reißen, ohne aber so auseinanderzureißen,
daß die Teilchen mii Bezug aufeinander fortbewegt, vielmehr noch zusammengehalten
werden können.
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Als geeignete Flüssigkeiten können für diesen Zweck beispielsweise
Lithiumnitrat und weißes russisches Mineralöl genannt werden. Bevorzugt wird die
Verwendung von Lithiumnitrat. Dieses Material ist dem Strontiumchlorid insofern
ähnlich, als es normal fest ist und Ammoniak absorbiert, aber verschieden insofern,
als es bei Absorption von Ammoniak lieber eine Flüssigkeit als einen festen Körper
über den Temperatur- und Druckbereich bildet, in dem das Strontiumchlorid die erwähnten
Amine bildet. Die gebildete Flüssigkeit ist stabil und hat praktisch konstante physikalische
Eigenschaften über den ganzen Arbeitsbereich des Strontiumchlorids. Lithiumnitrat
wird als Beispiel für einen Stoff gegeben, der die erforderlichen Eigenschaften
zur Bildung der erwünschten Agglomeration hat; es können aber auch andere Materialien
erfindungsgemäß verwendet werden. Die Absorptionsstruktur kann dadurch vorbereitet
werden, daß man Lithiumnitrat mit Strontiumchlorid in solchen Verhältnissen mischt,
die q. bis. io % und vorzugsweise 5% LiN-03 in LiN03-SrCh ergeben. Dies geschieht
beispielsweise, indem man wasserfreies Strontiumchloridpulver mit wasserfreiem Lithiumnitratpulver
mischt und einen Stoff bildet, der q. bis io °f, (vorzugsweise 5 °/o) des gesamten
Lithiumnitrats enthält. Nachdem man diese beiden Stoffe vollständig miteinander
gemischt hat, wird das Material in Gegenwart von, Ammoniakgas so gekühlt, daß man
das Material Ammoniak absorbieren läßt zur Bildung von Strontiumchlorid-8-amin.
Bei Gegenwart von Ammoniak absorbiert das Lithiumnitrat dasselbe unter Bildung einer
Flüssigkeit, die die obengenannten Eigenschaften hat. Dieses Material wird hierauf
zu feinem Pulver zermahlen, das das Aussehen von feuchtem Schnee hat, und hierauf
in einen Absorptionsgenerator gefüllt. Hierauf wird Material erhitzt und abgekühlt,
um in mehreren aufeinanderfolgenden Kreisläufen Ammoniak zu entwickeln und zu absorbieren.
Bei der ersten Entwicklung von Ammoniak hat das Material ein geringes Bestreben,
sich zu setzen. Dies rührt zweifellos von der unvollkommenen Verteilung des Lithiumnitrats
her. Die aufeinanderfolgende periodische Absorption und Entwicklung von Ammoniak
dient zur Verteilung des Lithiumnitrats und führt zu einer Materialmasse,
die
dem bloßen Auge als ein im wesentlichen trocknes, wenn auch ein wenig feucht zusammengeballtes
Pulver, ähnlich zusammengeballtem Formsand, erscheint. Unter dem Mikroskop indessen
können die dünnen Flüssigkeitsfilme unterschieden werden. Das Pulver bewahrt während
der aufeinanderfolgenden Absorption und Entwicklung von Ammoniak seine Form.