DE610939C - Verfahren zur Entfeuchtung atmosphaerischer Luft bzw. zur Waermegewinnung unter Befeuchtung von atmosphaerischer Luft - Google Patents

Verfahren zur Entfeuchtung atmosphaerischer Luft bzw. zur Waermegewinnung unter Befeuchtung von atmosphaerischer Luft

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DE610939C
DE610939C DES94873D DES0094873D DE610939C DE 610939 C DE610939 C DE 610939C DE S94873 D DES94873 D DE S94873D DE S0094873 D DES0094873 D DE S0094873D DE 610939 C DE610939 C DE 610939C
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air
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water vapor
absorption
evaporation
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DES94873D
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Dr-Ing E H Edmund Altenkirch
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
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Description

  • Verfahren zur Entfeuchtung atmosphärischer Luft bzw. zur Wärmegewinnung unter Befeuchtung von atmosphärischer Luft Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Entfeuchtung von atmosphärischer Luft durch Wärmezufuhr bzw. zur Wärmegewinnung unter Befeuchtung von atmosphärischerLuft, wobei jedesmal die Luft in direkteBerührung mit absorbierendenMitteln, z. B. Alkalilösungen, tritt, mit denen sie Wasserdampf austauscht. Wesentlich für die Erfindung ist, daß sowohl in dem Falle, daß feuchte atmosphärische Luft getrocknet wird, als auch in dem Falle, .daß trockene atmosphärische Luft zwecks Erzeugung von Heizwärme befeuchtet wird, ein Wärmeaustausch zwischen zwei Gefäßen stattfindet, in denen der .Austausch von Wasserdampf mit dem absorbierenden Mittel in zueinander ,entgegengesetztem Sinne vor sich geht.
  • In einem Falle findet dieser Wärmeaustausch auf einer mittleren Temperaturstufe statt zwischen, einem Gefäß, in welchem aus absorbierendem Mittel die von diesem aus der Atmosphäre bei niedriger Temperatur aufgenommene Wassermenge wieder. an Luft ausgedampft wird, und einem zweiten Gefäß, in welchem die durch Austreibung bei hoher Temperatur aus absorbierendem Mittel entfernte Wassermenge aus Luft heraus wieder absorbiert wird, derart, daß die bei der Absorption frei werdende Wärme zur Deckung der für die Ausdampfung notwendigen Wärmemenge herangezogen wird.
  • Im anderen Falle vollzieht sich -der Wärmeaustausch zwischen einem Gefäß, in welchem absorbierendes Mittel durch Ausdampfung von Wasserdampf in Gegenwart von Luft für eine mit Wärmelieferung verbundene Wasserdamp::fabsoxption vorbereitet wird, und einem Gefäß, in welchem absorbierendes Mittel, das zunächst durch Abgabe von Wasserdampf an Luft wasserarm geworden ist, zwecks Wiederaufnahme von Wasserdampf mit atmosphärischer Luft zusammengeführt wird, derart, daß für die mit der erwähnten Ausdampfung verbundene Wärmebindung diejenige Wärmemenge herangezogen wird, die bei der Aufnahme von Wasserdampf durch das absorbierende Mittel frei wird.
  • In beiden Fällen ist es zweckmäßig, die zueinander entgegengesetztenAggregatzustarndsänderungen des Wassers, die in den beiden am Wärmeaustausch beteiligten Gefäßen vor sich gehen, in Gegenwart von Luft stattfinden zu lassen, welche dabei .die Rolle eines Trägers des Wasserdampfes übernimmt.
  • Durch die Anwendung des erwähnten Wärmeaustausches läßt sich der angegebene Zweck im -ersten Falle (Lufttrocknung) mit sehr hohem thermischen Nutzeffekt erreichen, während im zweiten Falle (Erzeugung von Heizwärme) mit denselben Mitteln eine besonders hohe Temperatur erzielt werden kann.
  • " In der Zeichnung ist das. Verfahren gemäß der Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert, die Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens darstellen. Abb. i zeigt eine einfache Lösung der Aufgabe, mit geringem Wärmeaufwand feuchte atmosphärische Luft in trockene Luft umzuwandeln. In einem Ausdampfungsgefäß z befindet sich verdünnte Alkalilauge. Diese wird durch elektrische Heizpatronen 2 auf eine Temperatur von etwa 6o° C erhitzt, während ihre Oberfläche durch atmosphärische Luft berührt wird, die durch ein Rohr 3 eintritt. Bei der verhältnismäßig hohen Ausdampfungstemperatur ist die Luft trotz ihres bereits vorhandenen Feuchtigkeitsgehaltes imstande, sich mit Wasserdampf, der aus der Lösung ausgedampft wird, weiter anzureichern. Die dadurch noch feuchter gewordene Luft wird durch ein Rohr q. ins Freie abgeführt. Die Rohre 3 und q. bilden in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise einen Temperaturwechsler miteinander. Die zuströmende weniger feuchte Luft wird dadurch vorgewärmt, während die ausströmende stark wasserdampfhaltige Luft sich abkühlt. Durch eine Verbindungsleitung 5 fließt die infolge der Ausdampfung konzentrierter gewordene Lauge einem niedriger temperierten Absorptionsgefäß 7 zu, in welchem sie aus Luft, die durch ein Rohr 8 einströmt und durch ein Rohr 9 wieder abgeführt wird, begierig Wasserdampf aufnimmt. Auch die Rohre 8 und 9 können einen Temperaturwechsler bilden. Eine Verbindungsleitung 6 führt die durch die Wasseraufnahme verdünnte Alkalilauge zum Gefäß i zurück. Die Flüssigkeitsleitungen 5 und 6 bilden dabei ebenfalls einen Temperaturwechsler.
  • Bei der Aufnahme von Wasserdampf durch die im Gefäß 7 enthaltene Absorptionslösung wird Wärme frei. Diese Wärme teilt sich einem Gefäß io mit, in welchem sich wäßrige Alkalilauge von größerem Wassergehalt als im Gefäß i befindet und welches das Absorptionsgefäß 7 derart umschließt, daß ein möglichst - vollkommener Wärmeaustausch zwischen den beiden Gefäßen stattfinden kann. Der infolgedessen im Gefäß io aus der Absorptionslösung ausgedampfte Wasserdampf wird an atmosphärische Luft, die durch ein Rohr i i eintritt und durch ein Rohr 12 austritt, abgegeben. Die Absorptionslösung verarmt dadurch an Wasser so weit, daß sie imstande ist, in einem Absorptionsgefäß 13, das durch Leitungen 1q., 15 mit dem Ausdampfungsgefäß io verbunden ist, bei der Temperatur der Umgebung feuchter Luft Wasserdampf zu entziehen. Die bei der Absorption im Gefäß 13 frei werdende Wärme kann durch Wasserkühlung oder auch, z. B. bei. Anordnung des Gefäßes im Schatten, durch Luftkühlung abgeführt werden. Die Rohre ii und 12, 14 und 15, 17 und i8 bilden paarweise Temperaturwechsler, was in der Zeichnung nur für :die Flüssigkeitsleitungen 14 und 15 dargestellt ist. Der Temperaturwechsler der luftführenden Rohre i i und i2 .ist dabei zweckmäßig so anzuordnen, daß bei der Abkühlung als Kondenswasser sich niederschlagende Luftfeuchtigkeit nach außen abfließen kann.
  • Auf -die beschriebene Weise gelingt es, zwischen dem Absorptionsgefäß 13 und dem Ausdampfungs.gefäß i, dem Wärme höherer Temperatur zugeführt wird, mit einer gegebenen Wärmemenge eine wesentlich größere Temperaturspanne zu überbrücken, als es ohne denWänneaustauschder zwischengeschalteten Gefäße 7 und io möglich wäre. Damit ist aber die Möglichkeit zu einer besseren Ausnutzung -der zugeführten Wärme gegeben.
  • Die Wirkungsweise der in Abb. i dargestellten Einrichtung soll nun an Hand der Abb. 5, welche die Vorgänge in Diagrammform wiedergibt, durch ein Zahlenbeispiel näher erläutert werden. Die in dem Diagramm verwendeten Ziffexn i bis 18 haben die gleiche Bedeutung wie in. Abb. i. In Abb. 5 stellen die Abszissen die Temperatur in ° C, die Ordinaten den (von oben nach unten ansteigenden) Wasserdampfpartialdruck der Luft in cm Wassersäule dar. Die durch die Gefäße 13 und 10 bzw. 7 und i zirkulierenden Absorptionslösungen sind wäßrige Lösungen eines Gemisches von Kali- und Natronlauge. Zur Beurteilung ihres Konzentrationsgrades ist eine Reihe Linien konstanter Konzentration einer derartigen Ab_ sorptionslösung eingezeichnet.
  • Mit GL, dis GL, sind die Gewichte der in die Gefäße 13, 10, 7 und i eintretenden Luftmengen bezeichnet, mit t:,_ bis t4 die in den erwähnten Gefäßen herrshenden Temperaturen, mit p"4, p" und pw die Wasserdampfpartial.drücke der in die Gefäße eintretenden Luft und mit P der in der Anlage herrschende Gesamtdruck. Das Molekula:rgewicht des Wasserdampfes ist mit u, das der Luft mit ,uL bezeichnet.
  • Es sei nun angenommen, daß i kg Luft (GL,) mit der Temperatur von 30° und einem relativen Feuchtigkeitsgehalt von 95°1o bei 18 in -das Absorptionsgefäß 13, das auf der Temperatur t1 = 35' gehalten wird, eintritt und bei 17 mit einem relativen Feuchtigkeitsgehalt von 6o0/0, bezogen auf die Anfangstemperatur von 3o0, wieder austritt. Durch einen Wärmeaustausch zwischen den Rohren 17 und 18 läßt sich die Anfangstemperatur der Luft beim Austritt annähernd wieder herstellen. Die von der Luft an die Absorptionslösung im Gefäß 13 abgegebene Wassermenge ist dann Eine gleiche Wassermenge muß in dem Ausdampfungsgefäß io an die bei Ir eintretende und bei 12 austretende Luft wieder agegeben werden. Dieser Vorgang findet bei- höherer Temperatur statt, beispielsweise bei t2 = 62°. Die Luft nimmt dabei den Was.serdampfpartialdruck P",' = i 6o cm Wassersäule an. Um die Wassermenge AG" -0,0097 kg aufzunehmen, muß durch das Gefäß io eine Luftmenge hindurchgeführt werden. Ist r die Verdampfungswärme und l die Lösungswärme des Wassers in Kalinatronlauge, so wird bei der Ausdampfung eine Wärmemenge von Q1 = d G",, (y + l) = o,oo97 (58o + 2o) = 5,8 kcal gebunden, abgesehen von der Wärmemenge, die zur Erwärmung der Luft verlorengeht, nämlich QL. @GL_CPL(tI2-tll) - ö,113 - 0,24 (62 -3o) = o,87 kcal . Dieser Wärmeverlust kann durch Wärmeaustausch der Leitungen ix und 12 wesentlich verringert werden. Dasselbe gilt für den Wärmeverlust durch die zirkulierende Lauge, ,der so gering ist, daß er vernachlässigt werden kann. Der Konzentrationsgrad der Lauge sinkt im Gefäß 13 von 34 auf 23% und erhöht sich im Gefäß io wieder von 23 auf 34°0.
  • Die Absorption des Wasserdampfes im Gefäß 7 beansprucht eine Luftmenge, die imstande ist, bei ihrer Trocknung von 95 auf 6o0/° relativer Feuchtigkeit, bezogen auf Luft von 30°, so viel Wasserdampf abzugeben, daß der Wärmebedarf des im Wärmeaustausch mit dem Gefäß 7 stehenden Ausdampfungsgefäßes io gedeckt wird. Hierzu ist unter der Voraussetzung eines Temperaturwechsels zwischen der bei 8 zuströmenden und der bei 9 abströmenden Luft erforderlich etwa AG ",= 0,0105 kg Wasser und GL3 - 1,o8 kg Luft. Die dabei. frei werdende Wärmemenge beträgt QL_ = d G.@ (y -I- L) - 0,0105 (580 -f- 70) = 6,85 kcal. Die Absorption im Gefäß 7 geht dabei .mit einer Temperatur von t3 = 70° vor sich, und die Konzentration der Lösung vermindert sich von 57 auf 520%.
  • Zur Wiederausdampfung der gesamten aufgenommenen Wärmemenge sind in dem bei t4=ioo° arbeitenden Ausdampfungägefäß i unter den gleichen Voraussetzungen wie früher etwa Q0; - 7 kcal aufzuwenden; dabei müssen dem Gefäß i bei 3 GL_, = 1,22 kg Luft zugeführt werden, die bei 4 wieder abgeführt werden.
  • Insgesamt sind demnach durch den Trocknungsvorgang d G",, + d G",_ - 0,0097 -f- 0,0105 = 0,0202 kg Wasserdampf aus der zu trocknenden Luft entfernt worden. Bei den bisher gebräuchlichen Trocknungsverfahren, die ohne den Wärmeaustausch gemäß der Erfindung arbeiten, wären hierzu, abgesehen von Ausstrahlungsverlusten usw., die außer Betrach bleiben können, o,o2o2 (580 + 20) = 12,2 kcal aufzuwenden gewesen. Der Unterschied 12,2 - 6,85 = 5,35 kcal wird daher erspart. Diese Wärmeersparnis beträgt im vorliegenden Falle also 430%.
  • Weitere Temperaturstufen lassen sich gewinnen, indem man einen Wärmeaustausch der beschriebenen Art- zwischen zwei Gefäßen, in denen zueinander entgegengesetzte Aggregatzustandsänderungen des Wassers stattfinden, mehrfach hintereinander ausführt. Man kann es auf diese Weise leicht dahin bringen, daß die Ausdarnpfung des Wasserdampfes in dem nicht an einem Wärmeaustausch teilnehmenden Ausdampfungsgefäß bei mehr als ioo° C stattfindet. Verwendet man als absorbierendes Mittel eine trockene Substanz, z. B. Silicagel oder Chloroalciumanhydrvd, so läßt sich auf dem angegebenen Wege die Ausdampfungstemperatur sogar noch höher steigern. Je höher aber die Temperatur der zugeführten .Wärme liegt, desto geringer kann die aufzuwendende Wärmemenge sein, und desto besser wird der thermische Nutzeffekt der ganzen Anlage.
  • Anstatt den in den Ausdampfgefäßen i und io entwickelten Wasserdampf ins Freie ausströmen zu lassen, kann man ihn auch einem: (nicht dargestellten) Kondensationsgefäß zuführen, in welchem er sich in tropfbar-flüssiger Form niederschlägt.
  • Steht trockene kalte Luft zür Verfügung, so kann man die vorstehend beschriebene Einrichtung auch zur Wärmegewinnungbenutzen. Manverfährt dabei wiefolgt (Abb. 2). In einem durch die kalte Luft der Umgebung auf niedriger Temperatur gehaltenen Ausdampfgefäß-ioi, durch welches aus einem Absorptionsgefäß rot kommende wasserreicheAlkalilauge im Kreislauf hindurchströmt, wird die Lauge veranlaßt, unter Wärmebindung Wasserdampf an trockene Luft abzugeben, die dem Gefäß ioi durch ein Rohr 103 zugeführt wird. Die dadurch feuchter gewordene Luft wird durch ein Rohr io nach außen abgeführt. In einem zweiten Ausdampfungsgefäß io5 wird dann auf einer mittleren Temperaturstufe aus einer Alkalilauge mit geringerein Wassergehalt, die einen Kreislauf durch ein Absorptionsgefäß io6 vollführt, Wasserdampf ausgedampft. Die hierzu erforderliche Wärme wird durch die Wärmemenge :gedeckt, die bei der Absorption von Wasserdampf im Gefäß io2 frei wird. Diese Absorption findet aus zirkulierender Luft heraus statt. Der im Gefäß io5 entwickelte Wasserdampf wird an die Luft abgegeben, die durch das Rohr io8 ein- und durch :das Rohr iog austritt. Die Absorptionslösung wird dann aus dem Ausdampfungsgefäß 105 dem bereits erwähnten zweiten Absorptionsgefäß io6 zugeführt, in welchem sie mit atmosphärischer Luft in Berührung tritt. Die bei der Absorption im Gefäß io6 frei werdende Wärme -höherer Temperatur kann nun zu Heizzwecken, beispielsweise zur Heizung eines Gewächshauses oder eines Dampfkessels, nutzbar gemacht werden.
  • Die Wirkung der zuletzt beschriebenen Einrichtung läßt sich noch dadurch erhöhen, daß man die den Absorptionsgefäßen zuzuführende Luft vorher befeuchtet. In diesem Fälle kann es vorteilhaft sein, die den Absorptionsgefäßen zugeordneten Luftleitungen zu geschlossenen Kreisläufen, gegebenenfalls auch zu einem gemeinsamen Kreislauf, miteinander zu verbinden.
  • Man kann die Ausnutzung der gegebenen Temperatur noch steigern bzw. eine höhere Temperatur erzeugen, indem man den beschriebenen Wärmeaustausch zwischen zwei Gefäßen, in welchen sich entgegengesetzte Aggregatzustandsänderungen des Wassers vollziehen, auf :einer oder mehreren höheren Temperaturstufen wiederholt. Der bei geringerer Temperatur entwickelte Wasserdampf kann dabei jeäesmal auf einer höheren Temperaturstufe wieder absorbiert werden. Abb.3 zeigt eine für Lufttrocknung geeignete Anordnung dieser Art mit zweistufigem Wärmeaustausch. Hier steht ein Absorptionsgefäß 21 durch Flüssigkeitsleitungen 22 und 23 mit einem Ausdampfungsgefäß 24 in Verbindung. Das Gefäß 24 umschließt ein zweites Absorptionsgefäß 26, welches durch Flüssigkeitsleitungen 27 und 28 mit einem zweiten Ausdampfungsgefäß 29 verbunden ist. Im Innern des Gefäßes 29 ist ein drittes Absorptionsgefäß 30 angeordnet, von welchem Flüssigkeitsleitungen 31 und 32 zu einem dritten Ausdampfungsgefäß 33 führen. Das Gefäß 33 wird durch Heizpatronen 34 geheizt. In dem Ausäampfgefäß:21 steht die Absorptionslösung :durch Rohrleitungen 35 und 36 mit der Außenluft in Verbindung, desgleichen in dem Absorptionsgefäß 26 durch Rohrleitungen 41, 42. Der Dampfraum des Ausdampfgefä$es 24 ist mit dem Dampfraum des Absorptionsgefäßes 3o durch eine Umlaufleitung 37 für ,dasLuft-Wasserdampf-Gemisch verbunden. Der in den Gefäßen 29- und 33 bei verschiedener Temperatur, aber gleichem Druck entwickelte Wasserdampf wird in einem- Köndensator 38 niedergeschlagen, der durch Rohre 3;9 bzw. 4o mit den Ausdampfgefäßen 29 bzw. 33 verbunden und innerhalb des Ausdampfungsgefäßes 24 angeordnet ist. Hier dient die Kondensationswärme, soweit sie nicht zur Deckung des Wärmebedarfes für die Ausdampfung von Wasserdampf in Anspruch genommen wird, zum Ersatz der Wärme, die dem System durch Ausstrahlung verlorengeht. Das Kondensat sammelt sich in einem Behälter 43, der durch ein U-Rohr 44 entleert werden kann.
  • Bei dem durch Abb. 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die verschiedenen Ströme von Absorptionslösung, für die bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel getrennte Flüssigkeitsleitungen vorgesehen. waren, zu einem einzigen Flüssigkeitskreis= lauf vereinigt, der nacheinander drei verschiedene Ausdampfgefäße und ein gemeinsames Absorptionsgefäß durchströmt. In zweien dieser Ausdampfgefäße findet die Ausdampfung in Gegenwart atmosphärischer Luft statt, und zwar teils im Gegenstrom, teils im Gleichstrom zu dieser. 51 bezeichnet das gemeinsame Absorptionsgefäß, welchem durch ein Rohr 52 feuchte Luft zugge-_ führt wird. Die infolge der Absorption von Wasserdampf trockener und schwerer gewordene Luft verläßt das Gefäß 51 durch ein abwärts führendes Rohr 53. Durch eine Flüssigkeitsleitung 54, die einen Flüssigkeitsverschluß 5.5 bildet, tritt die Absorptionslösung in ein Gefäß 56 über, welchem durch ein Rohr 57 atmosphärische Luft zugeführt wird. Im Gleichstrom zwischen Absorptionslösung und Luft findet in dem Gefäß 56 die Ausdampfung von Wasserdampf aus der Absorptionslösirng statt, unddieser:gelangt, gemischt mit Luft, -durch ein Rohr 58 in ein weiteres Ausdampfungsgefäß 59. Die in diesem Gefäß auszudampfende Lösung tritt durch ein Urförmig gebogenes Röhr 6o, das an einen Dampfabscheider 61 angeschlossen ist, oben in das Gefäß 59 ein. Der Dämpfabscheider 61 wird durch ein aufsteigendes Rohr 62 mit Absorptionslösung beschickt, die in einem mittels Heizwiderstand 63 geheizten, als schräg liegendes Schraubenrohr ausgebildeten Ausdampfgefäß 64 teilweise ausgedampft und mittels der dabei entwickelten Dampfblasen in- dem Rohr 62 emporgehoben wird. Der Wasserdampf verläßt den, Dampfabscheider 61 .durch ein teilweise schlangenförmig gewundenes Rohr 65, welches durch die Ausdampfgefäße 59 und 56 hindurchgeführt ist. Indem der Wasserdampf in dem Rohre 67 innerhalb des Gefäßes 56 öder gegebenenfalls auch schon in dem Schlangenrohr 65a innerhalb des Gefäßes 59 kondensiert, gibt er die dabei frei werdende Wärme an das Gefäß 56 bzw. 59 ab, in welchem sie zur Ausdampfung von Wasserdampf aus der Absorptionslösung nutzbar gemacht wird. Im Gefäß 56 wird dabei der Leitung 65 im wesentlichen nur die Flüssigkeitswärme, im Gefäß 59 die Kondensationswärme des Wasserdampfes entnommen. Die bei dem Wärmeaüstäusch von Absorptionslösung aufgenommene Wärmemenge wird also bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich durch Kondensation in Abwesenheit von Absorptionslösung entwickelt. Ein Teil des aus dem Dampfäbscheider 61 kommenden Wasserdampfes tritt mittels einer Düse 66 in die Dampfluftleitung 67 ein, die an das obere Ende des Aüsdampfungsgefäßes 59 angeschlossen und in ihrem weiteren Verlauf ebenfalls durch das Ausdampfungsgefäß 56 hindurchgeführt ist. Diese Leitung 67 endet in einem senkrecht stehenden Rohr 68, das nach oben hin mit der Außenluft in Verbindung steht und unten in ein Gefäß 69 hineinragt, in welchem sich Kondenswasser 'ansammeln kann. Zwischen den Luftleitungen 68 und 52, welche von feuchter Luft- durchströmt werden, kann auch die in Abb. 4 gestrichelt angegebene, durch eine Trenmungswand 70 hindurchgeführte Verbindung 71 bestehen, durch welche Außenluft in den zu trocknenden Raum gelangen kann. Desgleichen kann, wie ebenfalls in Abb.4 gestrichelt angedeutet, das Rohr 68 mit dem Rohre 57 verbunden werden, wodurch ein geschlossener Kreislauf des Dampfluftgemisches durch die Gefäße und Rohre 68, 57, 56, 58, 59, 67 entsteht.
  • Die aus dem Gefäß 56 abfließende Absorptionslösung gelangt nach Abgabe eines Teils ihres Wasserdampfes durch ein abwärts führendes Rohr 72 unten in einen Sammelbehälter 73, an dessen oberes Ende sich das bereits erwähnte schlangenförmige Ausdampfungsgefäß 64 anschließt. Eine Flüssigkeitsleitung 74 dient zur Ableitung der- vom Aüsdämpfungs:gefäß 59 abfließenden Absorptionslösung in das Absorptionsgefäß 5r.
  • Der in der Siedespirale 64 unter Wärmezufuhr durch den Heizstab 63 entwickelte Wasserdampf steigt, vermischt mit Absorptionslösung, im Rohr 62 in deriDampfabscheider 6r empor. Hier trennt sich der Wasserdampf von der mitgerissenen Lösung. Während ein Teil des Wasserdampfes durch das Rohr 65 dem Schlangenrohr 65d, das innerhalb des Ausdampfüngsgefäßes 59 liegt, zugeführt wird und in diesem kondensiert, gelangt der Rest des ausgetriebenen Wasserdampfes durch die Düse 66 in die Dämpfluft-. Leitung 67 und wird in dem innerhalb des Gefäßes 56 liegenden Teil dieser Leitung kondensiert. Die wasserärmer gewordene Absorptionslösung strömt durch das U-förmig gebogene Rohr 6o dem Ausdampfungsgefäß 59 zu, (dem durch das Rohr 58 von unten her Dampfluftgemisch aus dem Ausdampfungsgefäß 56 zugeleitet wird. Nachdem die Absorptionslösung in dem Ausdampfungsgefäß 59 weiteren Wasserdampf an die durch dieses Gefäß hindurchgeführte Luft abgegeben hat und mittels -der Leitung 74 durch das Ausdampfungsgefäß 56 hindurchgeleitet ist, tritt sie-in das Absorptionsgefäß 51 über, welches von- dem übrigen Teil der Anlage durch :die Zwischenwand 70 getrennt ist. In :dem Absorptionsgefäß 51 reichert sich die Absorptionslösung wieder reit Wasserdampf an, welchen sie der das Gefäß durchströmenden feuchten atmosphärischen Luft entnimmt. Der durch die Düse 66 in das Rohr 67 eingeleitete Wasserdampf sorgt für die Aufrechterhaltung der Umlaufbewegung des Dampfluftgemisches im Sinne der eingezeichneten Pfeile. Das in :der Dampfluftleitung 67 entstandene Kondensat gelangt unmittelbar in das vertikale Rohr 68 und durch dieses in das Sammelgefäß 69. In demselben Gefäß sammelt sich auch das Kondensat, welches sich in der Rohrschlange 65a gebildet hat, indem es die zweckmäßi.gerweise eine Drosselwirkung ausübende Leitung 65 und Dampf das vertikale Rohr 68 durchfließt. Aus dem Gefäß 69 kann das Kodensat, nachdem es im Ausdampfungsgefäß 56 seine Kondensations-bzw. Flüssigkeitswärme an die Absorptionslösung abgegeben hat, als reines Wasser entnommen und zu beliebigen Zwecken verwendet werden.
  • Anstatt, wie in Abb. 4 ,dargestellt, die Absorptionslösung und -den Luftstrom im Ausdampfungsgefäß 56 im Gleichstrom zueinander zu führen, könnte man auch einen Gegenstrom zwischen diesen beiden Medien vorsehen. Doch hat die durch Abb.4 veraasschaulichte Anordnung den Vorteil, daß zur Ausdampfung besonders weitgehend die Wärme herangezogen-. werden kann, die bei der Kondensation des Wasserdampfes in dem Dampfluftgemisch bei sinkendem Wasserdampfpartialdruck und sinkender Temperatur frei wird. Theoretisch entsteht zwar durch die Kondensation im System ein Überschuß an zugeführter Wärme über die abzuführende Wärmemenge; doch kann dieser Überschuß praktisch zur Deckung eines Teiles der Ausstrahlungsverluste und damit zur weiteren Erhöhung des thermischen Nutzeffektes dienen.
  • Durch das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel ist es möglich, obwohl nur ein einziger Flüssigkeitsumlauf vorhanden ist, an mehreren Stellen hintereinander Wasser auszudampfen. Dadurch läßt sich die beabsichtigte Lufttrocknung mit verhältnismäßig geringem Aufwand von Wärme durchführen.
  • Bei der in Abb. q. dargestellten Ausführungsform liegt der unter Luftabschluß arbeitende Ausdampfer im Zuge ,der Absorptionslösung zwischen zwei luftberührten Ausdampfern. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß ein Temperaturwechsler für die aus dem unter Luftabschluß arbeitenden Ausdampfer abfließende Absorptionslösung erspart werden kann; denn diese Lösung fließt von dem Dampfabscheider aus, zu dem sie in dem aufsteigenden Rohr emporgehoben wird, einem der beiden luftberührten Ausdampfer zu und erfährt hier infolge der Ausdampfung die erforderliche Abkühlung.
  • Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen lassen sich die Absorptions- und Ausdampfungsgefäße stets so anordnen, daß sie miteinander in dauernd offener Gas- oder Flüssigkeitsverbindung stehen, wobei etwa vorhandene Druckunterschiede durch Flüssigkeitssäulen aufrechterhalten werden können. Pumpen und Ventile sind daher entbehrlich.
  • In den Fällen, wo ein Umlauf des Dampfluftgemisches durch :ein geschlossenes Zirku lationssystem stattfindet, kann man diesen Umlauf beispielsweise dadurch herbeiführen, daß man in an sich bekannter Weise in einem aufsteigenden Teil der Verbindungsleitungen dem Dampfluftgemisch Wärme zuführt und es in einem absteigenden Teil der Verbindungsleitungen wieder abkühlt.
  • Man kann auch die beschriebenen Einrichtungen mit zwei getrennten Luftströmen in der Weise betreiben, daß ein der atmosphärischen Luft entnommener Luftstrom, nachdem er in den Ausdampfungsgefäßen Wasserdampf aus Absorptionslösung aufgenommen und in den Absorptionsgefäßen an Absorptionslösung abgegeben hat, wieder in die Atmosphäre zurückkehrt, während einem anderen in sich geschlossenen oder ebenfalls mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Luftstrom der aufgenommene Wasserdampf durch Verflüssigung mindestens teilweise wieder entzogen wird, bevor,der Luftstrom in die Atmosphäre oder in seinen eigenen Kreislauf zurückkehrt.
  • Schließlich kann man bei Einrichtungen, die einen vollständigen Kreislauf der Absorptionslösung durch alle Gefäße hindurch enthalten, einen Teil der Absorptionslösung von der übrigen Lösung abzweigen und ihn nur durch einige der an der Absorption bzw. Ausdampfung beteiligten Gefäße hindurchführen. Dasselbe kann man auch mit den Luftströmen oder schließlich sowohl mit der Absorptionslösung als auch mit der zirkulierenden Luft vornehmen. Es läßt sich dadurch auf einfache Weise die Festhaltung bestimmter Temperaturbereiche erreichen, in denen Wasserdampf von Absorptionslösung an Luft abgegeben oder aus Luft heraus aufgenommen wird.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entfeuchtung von atmosphärischer Luft durch Wärmezufuhr, wobei die Luft in direkte Berührung mit absorbierenden Mitteln, z. B. Alkalilösungen, tritt, an weiche sie Wasserdampf abgibt bzw. aus denen sie Wasserdampf aufnimmt, -dadurch gekennzeichnet"daß zwischen einem Gefäß, in welchem aus absorbierendem Mittel die von diesem aus der Atmosphäre bei niedriger Temperatur aufgenommene Wassermenge wieder an Luft - ausgedampft wird, und einem zweiten Gefäß, in welchem die durch Austreibung bei hoher Temperatur aus absorbierendem Mittel entfernte Wassermenge aus Luft heraus wieder absorbiert wird, ein Wärmeaustausch auf einer mittleren Temperaturstufe stattfindet, derart, daß die bei .der Absorption frei werdende Wärme zur Deckung der für die Ausdampfung notwendigen Wärmemenge herangezogen wird.
  2. 2. Verfahren zur Wärmegewinnung unter Befeuchtung von atmosphärischer Luft, wobei die Luft in direkte Berührung mit absorbierenden Mitteln, z. B. Alkalilösungen, tritt, aus denen sie Wasserdampf aufnimmtbzw. anwelchesieWasserdampf abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Gefäß, in welchem absorbierendes Mittel durch Ausdampfung von Wasserdampf in Gegenwart von Luft für eine mit Wärmelieferung verbundene Wasserdampfabsorption vorbereitet wird, und einem zweiten Gefäß, in welchem absorbierendes Mittel, das zunächst durch Abgabe -von Wasserdampf an Luft wasserarm gemacht worden ist; zwecks Wiederaufnahme von Wasserdampf mit atmosphärischer Luft zusammengeführt wird, ein Wärmeaustausch stattfindet, derart, daß für die mit der erwähnten Ausdampfung verbundene Wärmebindung diejenige Wärmemenge herangezogen wird, die bei der Aufnahme von Wasser-,dampf durch das absorbierende Mittel frei wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander entgegengesetzten Aggregatzustandsänderungen des Wassers, die in den beiden am Wärmeaustausch beteiligten Gefäßen vor sich .gehen, in Gegenwart von Luft stattfinden, welche dabei die Rolle eines Trägers des Wasserdampfes übernimmt. q.. Verfahren nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf, den eine an dem Wärmeaustausch beteiligte Absorptionslösung aus atmosphärischer Luft aufgenommen hat, unter Zuführung von Wärme höherer Temperatur wieder ausgedampft wird, während der Wassergehalt, den eine andere am Wärmeaustausch beteiligte Absorptionslösung bei der Ausdampfung verliert, durch Absorption von Wasserdampf aus atmosphärischer Luft bei niedrigerer Temperatur ersetzt wird. 5. Verfahren zur Verminderung des Luftfeuchtigkeitsgehalts unter Zuhilfenahme dreier in verschiedenen Temperaturbereichen arbeitenden Absorptionslösungen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Absorptionslösung des mittleren Temperaturbereiches sowohl das Absorptionsgefäß als auch das Ausdampfungsgefäß an je einem Wärmeaustausch gemäß Anspruch 2 beteiligt ist. 6. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß das. Ausdampfungsgefäß des niedrigen Temperaturbereiches und das Absorptionsgefäß des mittleren Temperaturbereiches zu einem Umlaufsystem für das Dampfluftgemisch miteinander verbunden sind. 7. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß bei höherer Temperatur entwickelter Wasserdampf in einem Kondensator, der mit dem niedriger temperierten Ausdampfungsgefäß in Wärmeaustausch steht, niedergeschlagen wird. B. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zu kondensierende Wasserdampf auf der höchsten Temperaturstufe unter LuftabschluB entwickelt wird. g. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine und dieselbe Absorptionslösung verschiedene Ausdampfungsgefäße durchfließt, in welchen sie nacheinander Wasserdampf an zirkulierende Luft abgibt und sich darauf in einem gemeinsamen Absorptionsgefäß aus atmosphärischer Luft heraus mit Wasserdampf wieder anreichert. io. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die .durch die Au.sdampfungägefäße zirkulierende Luft zunächst den niedriger temperierten Ausdampfer im Gleichstrom zur umlaufenden Absorptionslösung und dann den höher temperierten Ausdampfer im Gegenstrom zu dieser durchströmt, worauf sie im Gegenstrom-Wärmeaustausch mit dem niedriger temperierten Au.sdampfer die durch Kondensation des aufgenommenen Wasserdampfes frei werdende Wärme an die in dem zuletzt erwähnten Ausdampfer enthaltene Absorptionslösung abgibt. ii. Verfahren nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Luftabschluß bei höherer Temperatur ausgedampfte Wasserdampf innerhalb des höher temperierten am Luftkreislauf teilnehmenden Ausdampfers in einem Kondensator niedergeschlagen und das Kondensat mittels einer Leitung durch den niedriger -temperierten Ausdampfer hindurchgeführt und einem Sammelgefäß zugeleitet wird. ia:- Verfahren nach Anspruch 9 oder io, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Luftabschluß bei höherer Temperatur entwickelte Wasserdampf die Absorptionslösung in einem aufsteigenden Rohr zu einem höher gelegenen Dämpfabscheider emporhebt und so einen Umlauf der Absorptionslösung durch die übrigen Ausdampfungsgefäße und das gemeinsame Absorptionsgefäß hindurch bewirkt. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Ausdampfungsgefäß kälter gewordene Absorptionslösung auf ihrem Wege zum Absorptionsgefäß eine Leitung durchströmt, welche mit einer Leitung, die die im Absorptionsgefäß wieder erwärrilteAbsorptionslösung zumAusdampfungsgefäß zurückführt, in Wärmeaustausch steht. 1q.. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen, welche das Dampf-Luftgemisch von den Ausdampfungsgefäßen abführen bzw. die trockene Luft diesen zuführen, miteinander in Wärmeaustausch stehen: 15. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an dem Wärmeaustausch beteiligten Ausdampfungsgefäß Wasserdampf, den eine Absorptionslösung an atmosphärische Luft abgibt, unter Abführung von Wärme höherer Temperatur in einem Absorptionsgefäß aus feuchter bzw. befeuchteter Luft heraus wieder absorbiert wird, während -der von einer anderen an dem Wärmeaustausch beteiligten Absorptionslösung aus zirkulierender Luft aufgenommene Wasserdampf durch Ausdampfung bei niedrigerer Temperatur wieder an zirkulierende Luft abgegeben wird. 16. Verfahren nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß eine und dieselbe Absorptionslösung verschiedene Absorptionsgefäße durchfließt, in welchen sie nacheinander Wasserdampf aus zirkulierender Luft aufnimmt, um darauf unter Wärmeaustausch mit kondensierendem Wasserdampf in einem gemeinsamen Ausdampfungsgefäß den Wasserdampf an atmosphärische Luft wieder abzugeben. i7..Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 15, -dadurch gekennzeichnet, .daß die im Wärmeaustausch miteinander stehenden Gefäße in der Weise ineinander angeordnet sind, daß sich ein Absorptionsgefäß innen und ein Ausdampfungsgefäß außen befindet (Abb. i oder 3). 18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 15 mit mehreren im Zuge der Absorptionslösung angeordneten Ausdampfungsgefäßen und einem gemeinsamen Absorptionsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder mehreren Ausdampfungsgefäßen bei höherer Temperatur, gegebenenfallsunterLuftabschluß, ausgetriebener Wasserdampf in einem innerhalb eines am Wärmeaustausch beteiligten Ausdampfungsgefäßes angeordneten - Kondensator verflüssigt wird (Abb. q.).
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DE2624392A1 (de) * 1975-06-04 1977-10-13 Mittex Anstalt Verfahren und anlage zur wassergewinnung aus luft
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