DE579657C - Verfahren zur Waermetransformation mittels eines periodisch wirkenden Absorptionsapparates - Google Patents

Verfahren zur Waermetransformation mittels eines periodisch wirkenden Absorptionsapparates

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DE579657C
DE579657C DES101479D DES0101479D DE579657C DE 579657 C DE579657 C DE 579657C DE S101479 D DES101479 D DE S101479D DE S0101479 D DES0101479 D DE S0101479D DE 579657 C DE579657 C DE 579657C
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DE
Germany
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heat
period
absorption
condensation
condenser
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DES101479D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing E H Edmund Altenkirch
Dr-Ing Kurt Nesselmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

  • Verfahren zur Wärmetransformation mittels eines periodisch wirkenden Absorptionsapparates Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Wärmetransformation, bei dein ein nach Art einer periodisch wirkenden Absorptionsmaschine gebauter Apparat verwendet wir.i. Gemäß der Erfindung wird in der Kondensationsperiode bei tiefem Druck Arbeitsmitteldampf von einem Absorptionsmittel getrennt und kondensiert, und das verflüssigte Arbeitsmittel wird darauf in der Absorptionsperiode bei höherem Druck verdampft ui-,d wieder an das Absorptionsmittel gebunden. Dadurch wird es möglich, eine periodisch wirkende Absorptionsmaschine zur Umwandlung von Wärme niedriger Temperatur in Wärme höherer Temperatur in neuartiger Weise zu verwenden, sei es, daß beispielsweise aus vorhandener Kälte sehr tiefer Temperatur vermehrte Kälte weniger tiefer Temperatur erzeugt wird, oder daß Wärme hoher Temperatur (Heizwärme) aus Wärme geringerer Temperatur gewonnen wird.
  • Die letzte Verwendungsart ermöglicht unter anderem, ein in der Natur gegebenes Temperaturgefälle, z. B. zwischen einer tiefen Außentemperatur einerseits und einer mittleren Grundwassertemperatur andererseits, zur Gewinnung von Heizwärme auszunutzen. 1n diesem Fall wird man das Verfahren derart durchführen, daß in der Kondensationsperiode dem Kocherabsorber Wärme mittlerer Temperatur zugeführt und dem Kondensator die Kondensationswärme bei tieferer Temperatur entzogen wird, worauf in der Absorptionsperiode dem Verdampfer Wärme mittlerer Temperatur zugeführt und dem Kocherabsorber bei höherer Temperatur die Heizwärme entnommen wird.
  • Die zuerst erwähnte Anwendungsart zur Vermehrung der Kälte läßt sich beispielsweise bei Einrichtungen zur Kältelieferung verwenden, die mit fester Kohlensäure arbeiten. In solchen Fällen wird man in der Kondensationsperiode dem Kondensator durch ein Kühlmittel (z. B. feste Kohlensäure) Wärme entnehmen und dem Kocherabsorber Wärme aus einem zu kühlenden Raum zuführen, worauf in der Absorptionsperiode vom Verdampfer Wärme aus dem zu kühlenden Raum aufgenommen und vom Kocherabsorber die Absorptionswärme an die Umgebung abgeführt wird.
  • Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung zwei Anwendungsbeispiele für das Verfahren gemäß der Erfindung. In Fig. i ist eine Anordnung dargestellt, bei der das Verfahren zur Kältelieferung ausgenutzt wird. i ist der Kocherabsorber und :2 der zugehörige Kondensatorverdampfer einer periodisch wirkenden Absorptionsmaschine, die mit flüssigem Absorptionsmittel, z. B. wässeriger Amrnoniaklösung, arbeitet. Die bei solchen Maschinen erforderlichen Einrichtungen zur Rückführung des während der Austreibungsperiode in den Verdampfer verschleppten Absorptionsmittels sind nicht dargestellt, um die Figur nicht zu überladen. Der obere Teil des Kocherabsorbers i ist durch eine Leitung 3 mit dein unteren Teil des Kondensatorverdampfers 2 verbunden. Diese Leitung führt die Ammoniakdämpfe während der Austreibungsperiode vom Kocher i zum Kondensatorverdampfer 2. Durch eine zweite Verbindungsleitung d., die am oberen Ende des Kondensatorverdampfers 2 angeschlossen ist, gelangt das verdampfte Kältemittel wieder in den Kocherabsorber i zurück. Die beiden Gefäße i und 2 befinden sich je in einer sowohl gegenüber der Umgebung wie auch gegenüber dem Kühlraum 5 des Apparates wärmeisolierten Kammer 7 bzw. B. Die Kammer 7 besitzt vier absperrbare Öffnungen 15, 16, 17, 18, durch welche sie einerseits finit dein Kühlraum 5 und andererseits mit der Außenluft verbunden werden kann. Die Kammer 8 besitzt zwei Öffnungen ig und 2o, die eine Verbindung dieser Kammer mit dem Kühlraum ermöglichen. Zum Schließen der öffnungen, mit Ausnahme von i g, dient ein gemeinsames Klappensystem, welches aus miteinander verbundenen Abschlußklappen 9, i o, i i, r2 und r3 besteht und von einem gemeinsamen Handgriff rd. aus betätigt werden kann. Die Umsteuerung der Klappen kann man auch selbsttätig, beispielsweise in Abhängigkeit von der Gewichtsverminderung des Kohlensäureeises oder von der Temperatur des Verdampfers, vornehmen. In dem Kondensatorverdampfer 2 ist ein Raum 21 zur Aufnahme von Kohlensäureeis vorgesehen. Die Füllung dieses Raumes geschieht durch einen in die Isolation eingesetzten Füllkanal 6, der durch einen Abschlußdeckel gegen die Außenluft verschlossen werden kann.
  • Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Zur Inbetriebnahme wird das Kohlensäureeis in den Raum 21 eingefüllt, so daß der Kondensatorverdampfer 2 stark abgekühlt wird. Hierdurch stellt sich in der Maschine ein so tiefer Druck ein, daß eine Entwicklung von Arbeitsmittel aus der wässerigen Lösung im Kocherabsorber i erfolgt. In dem durch das Kohlensäureeis gekühlten Kondensatorv erdampfer 2 wird der Arbeitsmitteldampf niedergeschlagen. In der Kondensationsperiode wird das Klappensystem in die gezeichnete Stellung gebracht. Die untere in der Kondensatorkammer 8 vorgesehene Öffnung ?o ist infolgedessen durch die Klappe 9 verschlossen, um den Kondensatorverdampfer vor der wärmeren Kühlraumtemperätur zu schützen. Bei der Offnung'ig ist eine Klappe nicht erforderlich, da durch Schließen der Klappe 9 eine Luftzirkulation und damit eine Wärmeübertragung aus dem Kühlraum 5 in die Kammer 8 unterbunden ist. Das verdampfte Kohlensäureeis strömt durch die Öffnung ig und durch den Kühlschrank ins Freie, wodurch noch die Abkälte des Kohlensäuredampfes zur Kühlung des Kühlraumes mit herangezogen wird. Die Absorptionskammer 7 ist in der Kondensationsperiode durch die Klappen 12, 13 gegen die Außenluft abgeschlossen, während die Öffnungen 15 und 16 eine Verbindung zum Kühlraum 5 herstellen, so daß eine Luftzirkulation zwischen der Kammer 7 und dem Kühlraum 5 stattfinden kann, welche die Kälte aus der Absorptionskammer 7 an den Kühlraum überträgt.
  • Nach Beendigung der Kondensationsperiode wird das Klappensystem umgestellt, so daß jetzt die Öffnungen 15 und 16 der Kammer 7 durch die Klappen io und i i geschlossen sind, während durch die Öffnungen 17 und 18 eine Verbindung der Absorptionskammer mit der Außenluft hergestellt ist. Ebenso ist jetzt eine Verbindung zwischen der Kondensationskammer 8 und dem Kühlraum 5 durch Öffnen der Klappe 9 hergestellt. Das im Kondensator 2 angesammelte flüssige Arbeitsmittel verdampft nun und kehrt durch die Leitung :a. zum Kocherabsorber i zurück. Die Verdampfungswärme entzieht der Kondensatorverdampfer 2 der in der Kammer 8 befindlichen Luft, so daß diese gekühlt wird. Die kalte Luft strömt aus der unteren Öffnung 2o der Kammer 8 zum Kühlraum 5, während die wärmere Kühlraumluft durch die obere Öffnung ig zur Kammer 8 zurückkehrt. Durch diese Zirkulation wird die Kälte auf den Kühlraum übertragen. Die Absorptionswärme wird vom Kocherabsorber i an die Außenluft übertragen. Die an den Kocherabsorberwänden erwärmte Luft steigt nämlich nach oben und gelangt durch die Öffnung 17 nach außen, während kältere Außenluft durch die Öffnung 18 in den unteren Teil der Kammer 7 hineinströmt. Zur Erleichterung der Luftzirkulation liegen die Öffnungen 16 und 2o einerseits und i 9 und 15 andererseits nicht genau senkrecht übereineinander, sondern sind gegeneinander versetzt, wobei zur guten Führung der zirkulierenden Luft noch eine senk= rechte Trennwand angeordnet sein kann.
  • Diese Einrichtung bietet folgende Vorteile: Würde man den Kühlschrank nur mit Kohlensäureeis kühlen, so würde man nur die im Kohlensäureeis aufgespeicherte Kälteenergie nutzbar machen können. Bei Benutzung .des beschriebenen Verfahrens jedoch wird nicht nur diese Energie zur Kältelieferung herangezogen, sondern auch die während der Auf- Ladung der Absorptionsmaschine aufgespeicherte Kälteenergie. Auf diese Weise wird die je Kilogramm Kohlensäureeis gelieferte Kälte erheblich vermehrt, und zwar ungefähr verdoppelt.
  • Die Fig. 2 zeigt eine Anlage, bei der das Verfahren gemäß der Erfindung zur Gewinnung von Heizwärme benutzt wird. 44 ist ein Kocherabsorber und 22 der zugehörige Kondensatorverdampfer, 23 ist eine Verbindungsleitung für das ausgetriebene Kältemittel und 24 die Rückleitung für das verdampfte Kältemittel. Bei diesem Beispiel wird die Differenz zwischen der Temperatur der Außenluft und dem Grundwasser zur Erzeugung von Heizwärme hoher Temperatur verwertet. In dem Kondensatorverdampfer 22 befindet sich eine Verdampfungsschlange 25, die durch zwei Leitungen 26 und 27 mit einer mit der Außenluft in wärmeleitender Verbindung stehenden Kondensationsschlange 28 verbunden ist. 29 ist ein Absperrventil, das in der Rücklaufleitung 27 angeordnet ist. In diesem geschlossenen System befindet sich eine Flüssigkeit, die durch Kondensation in der Schlange28 und Verdampfung in der Schlange 25 die außen herrschende Kälte auf den Kondensatorverdampfer 22 übertragen kann.
  • Ein ähnliches Wärmeübertragungssystem 30, 34 32, 33 ist zwischen dem Kocherabsorber 44 und dem Grundwasserspiegel angeordnet, und ein weiteres WärmeübertragungssYstem 39, 40, 41, 42 mit einem Ventil 43 verbindet den Kondensatorverdampfer 22 mit dem Grundwasser. Schließlich befindet sich ein Wärmeüberträgungssystem zwischen- dem Kocherabsorber 44 und dem zu heizenden Raum 45. Es besteht. aus einer im Kocherabsorber 2i angeordneten Schlange 38, deren Enden durch Leitungen 34 und 35 mit einer Heizschlange 36 verbunden sind. In der Leiteng 35 ist ein Absperrventil 37 vorgesehen.
  • Während der Austreibungsperiode sind die Ventile 43 und 37 geschlossen, während das Ventil --,9 geöffnet ist. Der Kocherabsorber wird vom Grundwasser her erwärmt, während der Kondensatorverdampfer von der Außenluft her gekühlt wird. Infolgedessen wird das Arbeitsmittel aus dem Kocherabsorber ausgetrieben und gelangt durch die Leitung 23 zum Kondensatorverdampfer 22, wo es kondensiert wird. Nach Beendigung der Austreibungsperiode wird das Ventil 29 geschlossen, und dafür werden die Ventile 43 und 37 geöffnet. Infolgedessen wird jetzt die Wärme vom Grundwasser auf den Kondensatorv erdampfer 22 übertragen, so daß hier das Arbeitsmittel verdampft und durch die Leitung 24 zum Kocherabsorber zurückkehrt, wo es wieder absorbiert wird. Die Absorptionswärme wird vom Kocherabsorber 21 auf den zu beheizenden Raum 38 übertragen.
  • Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Grundwassertemperatur undAußentemperaturist, um so größer wird die während der Austreibungsperiode ausgetriebene Arbeitsmittelmenge und damit die während der Heizperiode frei werdende Heizwärme und die Temperatur, so daß bei tieferer Außentemperatur für den zu beheizenden Raum höhere Temperatur und auch mehr Heizwärme zur Verfügung steht.
  • An Stelle der Grundwasserwärme kann man auch beliebige andere Abwärmequellen zur Erwärmung des Kochers und des Verdampfers heranziehen. In solchen Fällen kann dann mit Vorteil zur Kühlung des Kondensators auch Grundwasser benutzt werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Wärmetransformation mittels eines periodisch wirkenden Absorptionsapparates, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kondensationsperiode bei tiefem Druck Arbeitsmitteldampf von einem Absorptionsmittel getrennt - und kondensiert und daß darauf in der Absorptionsperiode bei höherem Druck das verflüssigte Arbeitsmittel verdampft und wieder an das Absorptionsmittel gebunden wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Gewinnung von Heizwärme in der Kondensationsperiode dein Kondensator die Kondensationswärme bei tieferer Temperatur entzogen wird und dem Kocherabsorber Wärme mittlerer Temperatur zugeführt wird, worauf in derAbsorptionsperiodedem Verdampfer Wärme mittlerer Temperatur zugeführt und dem Kocherabsorber bei höherer Temperatur die Heizwärme entnommen wird.
  3. 3. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch :2 mit einem gemeinsamen Gefäß für die Kondensation und Verdampfung des Arbeitsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorverdampfer mit zwei absperrbaren Wärmeübertragungsvorrichtungen wer= sehen ist, von denen die eine die Übertragung der Kondensationswärme an ein Medium tiefer Temperatur und die andere die Übertragung von Wärme von einem Medium mittlerer Temperatur an den Kondensatorverdampfer vermittelt.
  4. 4. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch :2 sowie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kocherabsorber mit zwei Wärmeübertragungsvorrichtungen versehen ist, von denen die eine in der Kondensationsperiode Wärme von einem Medium mittlerer Temperatur an den Kocherabsorber und die andere in der Absorptionsperiode die Absorptionswärme an ein zu erwärmendes Medium (z. B. an die Luft eines zu beheizenden Raumes) überträgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i zur Kältelieferung. dadurch gekennzeichnet, daß in der Kondensationsperiode dem Kondensator durch ein Kühlmittel (z. B. feste Kohlensäure) Wärme entnommen und dem Kocherabsorber Wärme aus einem zu kühlenden Raum zugeführt wird, worauf in der Absorptionsperiode von dem Verdampfer Wärme aus dem zu kühlenden Raum aufgenommen und von dem Kocherabsorber die Absorptionswärme an die Umgebung abgeführt wird.
  6. 6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 5 mit einem gemeinsamen Gefäß für die Kondensation und Verdampfung des Arbeitsmittels, gekennzeichnet durch zwei gegenüber einem Kühlraum einerseits und gegenüber der Umgebung andererseits wärmeisolierte Kammern, von denen die eine, den Kocherabsorber enthaltende, durch absperrbare Öffnungen sowohl mit der Umgebung als auch mit dem Kühlraum in Verbindung gesetzt werden kann, während die andere, den Kondensatorverdampfer enthaltende Kammer mit dem Kühlraum durch zwei Öffnungen verbunden ist, deren eine verschließbar und deren andere dauernd .offen ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, welche gleichzeitig in der Austreibungsperiode die an der Kondensatorkammer befindliche verschließbare Öffnung zu schließen und die Absorberkarnmer mit dem Kühlraum zu verbinden gestattet und welche in der Absorptionsperiode durch Umschaltung gleichzeitig die Kondensatorkammer mit dem Kühlraum und die Absorberkammer mit der Umgebung zu verbinden gestattet. B. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorverdampfer mit einem Hohlraum zur Aufnahme von fester Kohlensäure versehen ist, wobei die Außenwandung der Kondensatorkammer eine der Öffnung des Hohlraumes gegenüberliegende verschließbare Einfüllöffnung für die feste Kohlensäure besitzen kann.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2362468A1 (fr) * 1976-02-27 1978-03-17 Philips Nv Memoire

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FR2362468A1 (fr) * 1976-02-27 1978-03-17 Philips Nv Memoire

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