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Für kontinuierlich wirkende Absorptionsmaschinen bestimmte Vorrichtung,
um Gas durch eine Absorptionsflüssigkeit zu absorbieren oder aus ihr Gas zu entwickeln
Bei kontinuierlich wirkenden Absorptionsmaschinen, d. h. bei Einrichtungen, in denen
zwecks Erzeugung von Kälte oder Wärme aus einer .ein binäres Gemisch darstellenden
Lösung :der flüchtigere Lösungsbestandteil unter Wärmezufuhr ausgetrieben, dann
verflüssigt, zur Verdampfung gebracht und von dem weniger flüchtigen Lösungsbestandteil
wieder absorbiert wird, kommt es häufig darauf an, eine Absorptionsflüssigkeit,
die einen Kreislauf durch Anreicherungs- und Entgasungsgefäße vollführt, und ein
Gas oder Gasgemisch so innig miteinander in Berührung zu bringen, daß möglichst
alle Teile der Flüssigkeit und des Gases miteinander in Wechselwirkung treten können,
gleichzeitig dabei aber Wärme zuzuführen oder zu entziehen, je nachdem ob Gas aus
der Absorptionsflüssigkeit entwickelt oder von ihr absorbiert werden soll. Diese
Erfordernisse stellen Aufgaben an den Konstrukteur, die teilweise einander widersprechen.
Die Durchführung wird noch erschwert, wenn außerdem :die Strömungswiderstände sowohl
für die Flüssigkeit wie für das Gas nicht zu groß werden sollen und womöglich auch
noch der zur Verfügung stehende Raum beschränkt ist.
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Die Aufgabe wird gemäß :der Erfindung in der Weise gelöst, daß Räume,
durch welche die Absorptionslösung auf ihrem durch Ani#:eicherungs- und Entgasungsgefäße
führenden Kreislauf zerteilt durch das Gas hindurchgeleitet wird, mit ständig offenen
Flüssigkeitsleitungen abwechseln, in denen nur die Absorptionslösung, nicht aber
das Gas an luftberührten Wärmeaustauscfiflächen entlang fließt.
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Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, bei kontinuierlich
wirkenden Absorptionsmaschinen mit ständig offenen Gas- und Flüssigkeitsleitungen
den Vorgang der Wärmeübertragung von dem der Absorption oder Gasentwicklung zu trennen,
.die Wärmeübertragung also im wesentlichen in vollkommen mit Flüssigkeit erfüllten
Rohren vor sich gehen zu lassen, die Einwirkung von Dampf und Flüssigkeit aufeinander
aber möglichst intensiv in feiner Verteilung unter Vernachlässigung der gleichzeitigen
Kühlung oder Wärmezufuhr in kleinen Räumen vorzunehmen, welche .den Gasen oder Dämpfen
nur einen geringen Widerstand darbieten. Hierdurch werden die Wärmedurchgangsflächen
besser ausgenutzt, es wird Material gespart und der vorhandene Raum besser ausgenutzt.
Zugleich wird ermöglicht, die Wärme
in ganz anderer Höhenlage ab-
oder zuzuführen, als .die ist, in -welcher die Einwirkung des Gases auf die Flüssigkeit
stattfindet. Für die Flüssigkeit ergibt sich daraus eine Verringerung des Gefällhöhenverlustes
bei minimaler Ausdehnung in horizontaler Richtung.
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Bei Absorptionstürmen, wie sie beispielsweise zur Anreicherung von
Schwefelsäure dienen, ist es bekannt, im Zuge der strömenden Absorptionsflüssigkeit
Räume, durch welche die Flüssigkeit zerteilt durch Gas hindurchgeleitet wird, um
aus diesem die absorbierbaren Bestandteile auszuwaschen, mit ständig offenen wassergekühlten
Flüssigkeitsleitungen abwechseln zu lassen. Die den Gegenstand der Erfindung bildende
Anwendung eines ähnlichen Systems bei kontinuierlich ,wirkenden Absorptionsmaschinen
bietet besondere Vorteile, die vor allem dann in Erscheinung treten, wenn, wie es
hier der Fall ist, ein Wärmeübergang zwischen Absorptionslösung und Luft in Frage
kommt. Man kann dann nämlich bei den Absorptions- oder Entgasungsgefäßen der kontinuierlich
wirkenden Absorptionsmaschine die Wärmeaus-'tauschflächen praktisch beliebig groß
machen und sie überdies tiefer als die Absorptions-oder Entgasungsstoffe; deren
Höhenlage bei Absorptionsmaschinen mit ständig- offenen Leitungen hydrostatisch
bedingt ist, -anordnen, ohne daß dadurch der Widerstand in der Gasströmung unzulässig
groß wird, .der bei kontinuierlich wirkenden Absorptionsmaschinen, insbesondere
solchen mit umlaufendem indifferentem Gas, zweckmäßig so gering wie möglich gehalten
wird.
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biin Ausführungsbeispiel ist in Abb. i im Längsschnitt dargestellt.
Ein Gefäß i ist mit Eintritts- und Austrittsöffnungen 2 und 3 für das Gas und mit
einer Zuflußöffnung 4 und einer Abflußöfnung 5 für die Absorptionslösung versehen.
In dem Gefäß i sind ferner Zwischenwänded angeordnet, die für die Flüssigkeit durchlässig
sind, also beispielsweise aus Drahtgeflecht bestehen. Damit die Flüssigkeit möglichst
über die ganze Fläche dieser Zwischenwände verteilt wird, empfiehlt es sich, sie
mit porösen oder aufsaugenden Stoffen 7 zu überdecken. Die Zwischenwände können
aber auch lediglich aus porösem oder anderem aufsaugenden Material bestehen. Im
allgemeinen werden die so gebildeten Zwischenwände auch für das Gas durchlässig
sein, kommt es besonders darauf an, den Strömungswiderstand für das Gas möglichst
klein zu halten, so werden besondere Öffnungen 8 zum Durchlaß des Gases eingeschnitten.
Zwischen je zweien der beschriebenen Wände ist eine Trennwand 9 angeordnet, welche
für die Flüssigkeit undurchlässig ist. Zum Durchl.aß des Gases sind Öffnungen io
vorgesehen; durch den erhöhten Rand i i und die Haube z2 ist aber dafür Sorge getragen,
daß Flüssigkeit durch diese Öffnung nicht bindurchtreten kann. Die Flüssigkeit muß
vielmehr ihren Weg durch Wärmeaustauschrohre i 3 nehmen, deren Oberfläche so bemessen
ist, daß die Flüssigkeit während des Durchflusses die erforderliche Wärmemengen
aufnehmen oder abgeben kann. Je nach der Art des durchzuführenden Absorptions- oder
Austreibungsvorganges kann das Gas im Gleichstrom oder im Gegenstrom zu der Flüssigkeit
geleitet werden, also entweder bei 2 ein- und bei 3 austreten oder umgekehrt. Bei
der Ausbreitung über eine der aufsaugenden Flächen 7, beim Herabtropfen und bei
der Benetzung einer der Trennwände 9 bietet die Flüssigkeit dem darüber hinströmenden
Gase eine große Berührungsoberfläche dar, so daß die Wechselwirkung, die beispielsweise
in einer Absorption des Gases bestehen möge, sich praktisch auf alle Flüssigkeits-
und Gasteile erstrecken kann. Während dann die Absorptionslösung durch eines der
Rohre 13 strömt, gibt sie die bei der Absorption entwickelte Wärme ab und wird,
soweit erforderlich, noch weiter abgekühlt, um beim Ausbreiten und Herabtropfen
von der nächsten Zwischenwand weitere Gasmengen absorbieren zu können. Die Öffnungen
8 und io sind, wie die Abbildung zeigt, gegeneinander versetzt, und das Gas wird
dadurch gezwungen, in dem Gefäß häufig seine Richtung zu, wechseln, so daß es über
die Zwischen- und Trennwände entlang strömt und gut durchwirbelt wird. Das ist besonders
wichtig, wenn ein - neutrales Gas aus der Absorptionslösung ein anderes absorbiertes
Gas aufnehmen soll oder von einem beigemischten Gase durch die absorbierende Flüssigkeit
befreit werden soll. Die Wärmeaustauschrohre 13 nehmen die Wärme von der* außen
umgebenden Luft oder Flüssigkeit auf oder geben sie an diese .ab. . Um ihre wärmeaustauschende
Oberfläche noch weiter zu vergrößern, werden ihre Enden- 14, wie Abb. z zeigt, abwärts
gebogen. Die dargestellte Form ist deshalb besonders zweckmäßig, weil in den Rohren
keine Gassäcke entstehen können.. Auch kann es vorteilhaft sein, die Wärmeaustauschrohre
13 radial nach allen Seiten. anzuordnen, wie in Abb. ß dargestellt ist, --,venn
es sich beispielsweise- darum handelt, einen Raum zu kühlen, in dem besondere Vorrichtungen
zur Luftbewegung nicht vorgesehen sind.
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In Abb.4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, -bei
der die Absorptionslösung, die bei 22 zu- und bei 23 abfließt, in mehreren Gefäßen
15 über Zwischenwände
16 zerteilt hera@btropft. Diese Gefäße sind
durch kurze Rohre 17 miteinander verbunden, durch die das Gas strömt, das durch
die Anschlußrohre 18 und ig ein- oder austritt. Möglichst lange U-förmig gebogene
Rohre 2o leiten die Flüssigkeit von einem Gefäß 15 zum andern. Um die wärmeabgebende
Oberfläche noch besonders zu vergrößern, ist der eine Schenkel 21 des U-Rohres schraubenförmig
aufgewickelt. Bei dieser Ausführungsform sind die Wege für das Gas kurz und für
die Flüssigkeit lang, was in vielen Fällen besonders zweckmäßig ist.
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Wird die zuletzt beschriebene Vorrichtung zum Ausdampfen einer Absorptionslösung,-beispielsweise
zwecks Kälteerzeugung, in Gegenwart eines indifferenten Gases benutzt, so findet
in den einzelnen Gefäßen 15 die Ausdampfung der Absorptionslösung bei verschiedenen
Temperaturen statt. Dies erklärt sich dadurch, daß die Temperatur, bei welcher die
Ausdampfung stattfindet, naturgemäß um so höher liegt, je höher in dem Gemisch aus
Dampf und indifferentem Gase die relative Menge des Dampfes und, damit dessen Partialdruck
ist. Der Partialdruck des über einer Lösung einer bestimmten Konzentration befindlichen
Dampfes und,die Temperatur, bei welcher die Ausdampfung vor .sich geht, hängen aber
-bekanntlich durch -die Dampfdruckkurve zusammen, welche- für die betreffende Konzentration
der Lösung charakteristisch ist.