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Verfahren zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten,
bei denen sämtliche Teile in ständig offener Gas- oder Flüssigkeitsverbindung untereinanderstelhen.
Sie bezweckt, den Umlauf der Flüssigkeit in derartigen Apparaten zu verbessern.
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Es ist bereits bekannt, in derartigen Apparaten den Umlauf der Absorptionslösung
dadurch zu bewirken, daß die Flüssigkeit von einer beheizten Förderstelle aus durch
Thermosiphonwirkung in einem engen Rohr auf einen höheren Ort gehoben wird, von
wo aus sie ihren Kreislauf durch Herablaufen durch Eigenschwere vollführt. Und zwar
hat man sowohl vorgeschlagen, die Förderstelle in Richtung des Kreislaufes der Absorptionslösung
vor und hinter einen besonderen Kocher zu legen, als auch die beheizte Förderstelle
selbst als einzigen Kocher zu benutzen. Schwankt in derartigen Apparaten, wenn sie
beispielsweise ein druckausgleichendes Gas enthalten, der Totaldruck, etwa weil
sich die Temperatur des Kühlmittels (des Kühlwassers oder der Kühlluft) verändert,
so muß eine etwaige Druckerhöhung durch aus der Lösung ausgetriebene Kältemitteldämpfe
zustande gebracht werden. Um den Betrag dieser dann dampfförmig verbleibenden Kältemitteldämpfe
muß daher die Absorptionslösung während der Dauer der Temperaturerhöhung des Kühlmittels
ärmer werden. Diese Verarmung der Lösung bedingt wieder, daß sich weniger leicht
Gas zur Förderung an der Förderstelle bilden kann, was eine Verlangsamung des Umlaufs
der Lösung durch den gesamten Kreislauf bzw. eine Verringerung der geförderten Menge
zur Folge hat. Die Erfindung bezweckt, die Menge der Flüssigkeit, die den gesamten
einen Absorber und die Förderstelle enthaltenden Kreislauf durchläuft, konstant
bzw. in Verbindung mit einer an sich bekannten regelbaren Beheizungsvorrichtung
der Förderstelle genau regelbar zu machen, so daß, die den gesamten Kreislauf durchfließende
Menge auch, z. B. bei etwaigen Druckschwankungen, wegen schwankender Temperatur
des Kühlmittels konstant bleibt bzw. für verschiedene Klimate, die generell verschiedene
Temperaturen des Kühlmittels haben, entsprechend auf ein Optimum eingeregelt werden
kann.
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Die Erfindung erreicht dies zunächst im wesentlichen dadurch, daß,
sie durch die Fördervorrichtung ein Mehr an Flüssigkeit fördern läßt, als durch
den gesamten einen Absorber und die beheizte Förderstelle enthaltenden Kreislauf
laufen soll, wobei sie einen
Teil der geförderten Lösung auf einem
kürzeren Wege zu der Förderstelle zurücklaufen läßt.
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Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, den Strom der geförderten
Absorptionslösung durch Drosselorgane zu teilen und die Lösung dann in verschiedenen
Höhenlagen in ein und denselben Absorber einzuführen. Schwankt aber der Druck wegen
Änderung der Temperatur des Kühlmittels in derartigen Apparaten, so wird, da die
Drosselung notwendig konstant bleibt, auch die Menge der umlaufenden Lösung wieder
verschieden, abgesehen davon, daß sich die Drosselung genau nur sehr schwer, zumal
bei Massenproduktion, einregulieren läßt und leicht zu Verstopfungen und anderen
Störungen. Anlaß gibt,; was die Genauigkeit und die Konstanz der umlaufenden Flüssigkeitsmenge
beeinträchtigt.
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Allen diesen erwähnten Nachteilen gegenüber besteht das Wesen der
Erfindung im wesentlichen darin, daß ein Teil der durch die beheizte Fördervorrichtung
geförderten Lösung, der nicht durch den gesamten einen Absorber und die Förderstelle
enthaltenden Kreislauf der Lösung läuft, ohne jede Drosselung einfach über einen
Überlauf o. dgl. auf kürzerem Wege zur beheizten Förderstelle zurückgeführt wird,
wobei zweckmäßig dieser Teil der Lösung, bevor er wieder an die Förderstelle gelangt,
einer Entgasung unterworfen wird. Hierdurch nämlich wird es dann ermöglicht, durch
geeignete Abmessungen der Apparatteile die Menge der durch den gesamten Kreislauf
und den Absorber strömenden Flüssigkeitsmenge konstant zu erhalten, auch wenn die
Konzentration der die Förderstelle durchströmenden Lösung schwankt.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die anliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben
werden. In den Abbildungen zeigt Abb. r schematisch einen Absorptionskälteapparat,
Abb. z eine Ausführungsform eines gemäß der Erfindung dreifach unterteilten Kochers,
Abb.3 eine weitere Gesamtausführung eines Kälteapparates, bei dem die Förderdämpfe
der dritten Heizstufe dem Absorber zugeführt werden.
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Mit Bezug auf Abb. r ist B der Kocher, zu welchem die konzentrierte
Flüssigkeit durch das Rohr L zufließt und in welchem die Flüssigkeit so weit erhitzt
wird, daß die Ammoniakdämpfe freigegeben werden. Zu diesem Zweck wird der Kocher
durch Gasbrenner oder ähnliches erhitzt.
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Die Ammoniakdämpfe gelangen durch die Rektifiziersäule D zu dem Kondensator
F, in welchem sie durch den Wasserumlauf gekühlt und verflüssigt werden, worauf
das Kondensat durch den Heber r, g, s zu dem Verdampfer E gelangt. In diesem Verdampfer
wird das flüssige Ammoniak durch den ununterbrochenen Umlauf des inerten Gases verdampft
und erzeugt auf diese Weise Kälte. Die konzentrierte Flüssigkeit, welche in dem
Kocher B von einem Teil des Ammoniaks befreit worden ist, gelangt zu einem weiteren
Kocher 0, in welchem sie eine weitere zusätzliche Wärmemenge erhält. Die nachträglich
in dem Hilfskocher O freigegebenen Dämpfe steigen durch das Rohr N zusammen mit
einer Menge von Flüssigkeit, welch letztere in ein konzentrisches Rohr R von größerem
Querschnitt entladen wird, welches mit dem oberen Teil des Kochers B an dem Flüssigkeitsniveau
e-e in Verbindung steht. Die Ammoniakdämpfe gelangen dann ebenfalls zu der Rektifiziersäule
D, während die Flüssigkeit in dem Rohr R sinkt und in das Rohr T gelangt, durch
welches sie zu dem Wärmeaustauscher 1Vl geführt wird und in diesem letzteren den
größten Teil ihrer Wärme an die konzentrierte, zu dem Kocher B geführte Flüssigkeit
abgibt.
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Die aus dem Rohr R durch das Rohr T kommende Flüssigkeit gelangt durch
die schmale Leitung Cl, Cl zu dem Absorber A und erreicht darin das Flüssigkeitsniveau
a-a, sinkt dann durch Eigengewicht entlang des Absorbers bis zu dem Flüssigkeitsniveau
b-b und wird in dem Behälter U gesammelt, von welchem sie dann durch das mittlere
Rohr L des Wärmeaustauschers !VI zu dem Kocher B zurückkehrt.
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Entsprechend der Wärmemenge, welche dem Hilfskocher O zugeführt wird,
kann die erforderliche Flüssigkeitsmenge geregelt werden. Im Falle, wenn zuviel
Flüssigkeit gehoben worden ist, kehrt der Überschuß zu dem Kocher zurück, weil das
Flüssigkeitsniveau e-e höher liegt als das Flüssigkeitsniveau a-a, und zwar um eine
Niveaudifferenz von A fj, welche dazu bestimmt ist, den Reibungswiderstand in den
Rohren R, T, dein Wärmeaustauscher 11T und der Leitung Cl, Cl auszugleichen.
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Das inerte Gas läuft in der Weise um, daß es in der aufsteigenden
Säule H erhitzt und in der absteigenden Säule K durch Wasser gekühlt wird, wobei
in dem zweiten Teil der Säule K ein Wärmeaustausch mit dem . gekühlten Gas erfolgt,
welches durch das Rohr I von dem Verdampfer E kommt. Von dem Rohr K gelangt das
Gas zu dem Verdampfer E, in welchem es sich mit den Ammoniakdämpfen mischt, dann
zu dem Wärmeaustauscher I gelangt und durch das Rohr J in den Absorber A eintritt.
Der in dem
Rohr K kondensierte Dampf wird dagegen durch das Rohr
t-t in den Behälter U entleert.
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Das Kühlwasser fließt in der Richtung von 1-ii2-n-P.
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Mit Bezug auf Abb. a, welche eine Ausführungsform für besonders große
Leistungen darstellt, kann der Kocher in zwei, drei oder mehrere Teile eingeteilt
sein, wobei B der Hauptkocher ist, in welchem sich die Flüssigkeit an dem Niveau
b-b befindet. C" ist der zweite Kocher, in welchem die Flüssigkeit bis zum Niveau
d-d dadurch steigt, daß sie in dem Rohr S' teilweise zum Sieden gebracht wird. Aus
diesem zweiten Kocher gelangt die Flüssigkeit zu dem dritten Kocher Q', in welchem
die Flüssigkeit bis zu dem Niveau e-e steigt, woraus ersichtlich ist, daß die Flüssigkeit
den erforderlichen Umlauf erhält. Jeder der Kocher wird durch entsprechend bemessene
elektrische Heizwiderstände W oder andere Mittel besonders beheizt.
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Da der Druck in sämtlichen Kocherabteilen bzw. in jedem getrennten
Kocher gleich groß ist, wobei jedoch die Zusammensetzung der Flüssigkeit eine unterschiedliche
ist, so ist der Prozentgehalt des verdampfenden Teiles der Absorptionsflüssigkeit
in jedem Abteil derjenige, welcher der Zusammensetzung der Flüssigkeit entspricht,.
und ist daher in dem Abteil geringer, in welchem die Flüssigkeit stärker ist.
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Wird beispielsweise auf die -bekannten Kältemaschinen mit Ammoniak
und Wasser mit nur einem Kocher Bezug genommen, so entspricht die Menge des verdampften
Wassers derjenigen, welche durch die schwächere Flüssigkeit freigegeben wird, während
gemäß vorliegender Erfindung mit mehreren Kochern der größte Prozentgehalt von Wasserdampf
nur in dem letzten Kocher entwickelt wird, während in den, anderen Kocherabteilen
bzw. in dem vorhergehenden Kocher die Bildung von Wasserdampf nur sehr gering ist.
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Wenn in dem letzten Kocher Q1 die Flüssigkeit derart verdünnt ist,
daß die Dämpfe mit einem verhältnismäßig hohen Prozentgehalt der Absorptionsflüssigkeit,
z. B. Wasser, beladen sind, so daß es vorteilhaft ist, eine geringe Dampfmenge hinzuzufügen,
um die Flüssigkeit in diesem letzten Kocher bis zu dem Absorber A zu heben anstatt
sie der Rektifiziersäule D zuzuführen, so kann dies in einfacher Weise bewerkstelligt
werden, indem man die Abscheidungskammer dieses letzten Kochers vollständig getrennt
von dem oberen Teil des Hauptkochers und der Rektifiziersäule anordnet und diese
Abscheidungskammer mittels eines schmalen Rohres mit der Eintrittsstelle des inerten
Gases zu dem Absorber verbindet. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in der.
Abb.3 dargestellt. Die Bezugszeichen dieser Figur entsprechen denen der vorhergehenden
Figuren. Jedoch ist die Abscheidungskammer des letzten Kochers Q' nicht mit dem
Flüssigkeits- und Dampfraum des Kochers B verbunden. Vielmehr läuft die durch das.
Steigrohr N geförderte Flüssigkeit durch die Kochersäule R des dritten Kochers über
den Temperaturwechsler M und Leitung c zum Absorber A, wobei die Dämpfe, die zur
Förderung der Lösung im Steigrohr N gedient haben, durch eine Leitung z dem Sammelbecken
U des Absorbers zugeführt werden. Wenn die durch die Leitung z tretenden Dämpfe,
die im wesentlichen aus Dämpfen des Absorptionsmittels bestehen, da die Kältemitteldämpfe
bereits in den vorhergehenden Kochern B und C: durch die Beheizung ausgetrieben
sind,> von dem Behälter U aus durch den Absorber A streichen, werden
sie durch den Kühlmantel in des Absorbers zur Kondensation gebracht, wobei sie in
Nebelform kondensieren. Diese Nebelbildung bewirkt ein besonders gutes Auswaschen
des Kältemittels aus dem umlaufenden Gasgemisch.
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Die Erfindung kann auch für solche Maschinen verwendet werden, in
welchen das Ammoniak mittels Luft anstatt mittels Kühlwasser kondensiert wird und
ebenfalls für die Maschinen, welche mit anderen Flüssigkeiten arbeiten, die ähnliche
Eigenschaften wie Ammoniak und Wasser besitzen.