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Kontinuierliche Absorptionskältemaschine Die Erfindung bezieht sich
auf eine Absorptionskühlmaschine der an sich bekannten Gattung, bei der das Kältemittel,
z. B. Ammoniak, in verschiedenen Aggregatzuständen einen Kreislauf durch einen Kocher,
einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Absorber ausführt und sich dabei im
Verdampfer mit einem neutralen Gase, z. B. Wasserstoff, vermischt, welches dazu
dient, in der ganzen Einrichtung annähernd die gleiche absolute Spannung aufrechtzuerhalten.
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Um die im Verdampfer entstehenden Kältemitteldämpfe schnell nach dem
Absorber abzuführen, hat man bereits früher vorgeschlagen, das Dampf- und Gasgemisch
einen geschlossenen Kreislauf durch Verdampfer und Absorber ausführen zu lassen.
Das hat aber den Nachteil, daß eine verhältnismäßig große Wärmemenge vom Absorber
dem Verdampfer übertragen wird.
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Zwecks Vermeidung bzw. Herabsetzung des Wärmeübergangs vom Absorber
auf den Verdampfer hat man den Absorber bereits mit einer den Verdampfer nicht enthaltenden
Umlaufleitung versehen und diese unmittelbar mit dem Verdampfer verbunden, so daß
die Kältemitteldämpfe aus dem Verdampfer durch Diffusion -den Absorber erreichen
können. Diffusion aber ist ein langsam verlaufender Vorgang, so daß die Kältemitteldämpfe
bei dieser bekannten Bauart nur langsam aus dem Verdampfer abgeführt werden, was
die Nutzwirkung ungünstig beeinfiußt.
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Die Erfindung bezweckt nun eine Bauart, bei der die Kältemitteldämpfe
sehr schnell aus dem Verdampfer abgeführt werden können, ohne daß ein Dampf- und
Gasumlauf durch Verdampfer und Absorber hindurch stattfindet; sie besteht darin,
daß der Verdampfer mit einer den Absorber nicht enthaltenden Umlaufleitung versehen
wird. Vorzugsweise wird man auch den Absorber mit einer außerhalb des Verdampfers
liegenden Umlaufleitung versehen und dann beide Umlaufleitungen miteinander verbinden.
Da der Teildruck des Kältemitteldampfes im Verdampfer und in dessen Umlaufleitung
naturgemäß größer ist als derjenige im Absorber und der daran angeschlossenen Umlaufleitung,
findet durch das Verbindungsrohr die gewünschte Diffusion des Dampfes zum Absorber
hinüber statt und bleibt Wärmeübertragung infolge eines durch beide Teile zirkulierenden
Gasstromes aus. Die Wärmeübertragung durch Leitung der -Wände des Verbindungsrohres
kann außerdem auf ein Mindestmaß beschränkt werden, indem man die beiden Zweige
der an den Absorber angeschlossenen Umlaufleitung eine Wärmeaustauschvorrichtung
bilden läßt und dadurch verhindert, daß bei der Ausmündung des Verbindungsrohres
in die Umlaufleitung des Absorbers
eine verhältnismäßig hohe Temperatur
entsteht.- -Die Punkte, an denen die beiden Umlaufleitungen miteinander verbunden
sind, beeinflussen selbstverständlich im hohen Maße die Wärmemenge, welche durch
Leitung übertragen wird. Die besten Ergebnisse erzielt man, indem man die beiden
Umlaufleitungen in Punkten miteinander verbindet, welche verhältnismäßig weit von
den Ein- und Auslaßöffnungen dieser Leitungen entfernt sind. Es empfiehlt sich daher
nicht, das Verbin-.dungsrehr unmittelbar in ' den Absorber und/oder in den Verdampfer
(welche beide als Teile der entsprechenden Umlaufleitung betrachtet werden können).
münden zu lassen.
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Die Strömung des Dampfes und des Gases durch die Umlaufleitungen kann
in einfachster Weise durch Thermosyphonwirkung hervorgerufen werden, obgleich im
Prinzip nichts dagegen zu sagen wäre, zu diesem Zwecke ein Flügelrad o. dgl. zu
benutzen.
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Die schematische Zeichnung veranschaulicht als Beispiel eine Absorptionskühlmaschine
nach der Erfindung.
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Im Kocher i ist ein Rohr?, vorgesehen; welches innen z. B.
auf elektrischem Wege erhitzt werden kann. An der Oberseite ist der Kocher durch
ein Rohr 3 mit einem Kondensator 4 verbunden, der selbst durch ein Rohr 5 mit dem
Verdampfer 6 in Verbindung steht. Letzterer hat eine Umlaufleitung 7, die etwa in
der Mitte durch ein Rohr 8 mit der Mitte einer zweiten Umlaufleitung 9 verbunden
ist. Letztere ist an den Absorber io angeschlossen, während ihre Zweige eine Wärmeaustauschvorrichtung
bilden. Nahe seinem oberen Ende ist der Kocher durch ein Rohr ii mit dem oberen
Teil des Absorbers io verbunden, während ein. Rohr 12 die unteren Enden beider Gefäße
verbindet. Das Rohr i i wird über einen Teil seiner Länge durch das Rohr 12 umgeben.
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Wenn. der Kocher i und der Absorber io teilweise mit einer starken
Lösung von Ammoniak in Wasser gefüllt sind und der übrige Raum hochgespannten Wasserstoff
(von z. B. 18 Atm.) enthält, so findet bei Erhitzung des Rohres 2 folgendes statt.
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Die im Kocher i befindliche Lösung wird auf eine Temperatur von z.
B. i2o° C erwärmt, so daß Ammoniakdämpfe ausgetrieben werden und durch das Rohr
3 nach dem Kondensator 4 strömen. Darin werden sie in bekannter Weise durch Abkühlung
verflüssigt. Im Verdampfer 6 wird der flüssige Ammoniak in der dort herrschenden
Wasserstoffatmosphäre schnell verdampft, und der Teildruck der Kältemitteldämpfe
erreicht einen Wert von z. B. 2 Atm. Infolge der schnellen Expansion dieser Dämpfe
sinkt die Temperatur im' Verdampfer und wird das Dampfgasgemisch durch Thermosyphonwirkung
einen schnellen Kreislauf durch die Umlaufleitung 7 ausführen. Die sich entwickelnden
Dämpfe werden daher sofort aus dem Verdampfer 6 abgeführt.
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Die im Kocher i ausgetriebenen Ammoniakdämpfe erhöhen den Wasserspiegel,
so daß eine schwache Lösung durch die Leitung i i nach dem Absorber io strömt, wo
sie den dort befindlichen Ammoniakdampf aufnimmt. Die so angereicherte Lösung fließt
durch die Leitung 12 wiederum nach dem Kocher zurück. Die Absorption von Ammoniak
im Absorber wird durch das Vorhandensein der Leitung 9 begünstigt, da die oben im
Absorber frei werdende Wärme durch diese Leitung einen kräftigen Umlauf und im Absorber
selbst eine aufwärts gerichtete Strömung hervorruft.
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Eine Strömung des neutralen Gases aus dem Rohr 9 in das Rohr 7 findet
während des Betriebes nicht statt. Mit Rücksicht darauf; daß Ammoniak aus dem Rohr
7 nach Rohr 9 durch das Rohr 8 wandert, sollte man zunächst annehmen, daß Wasserstoff
in der entgegengesetzten Richtung strömt. Im Betrieb ist dies 'jedoch deshalb ausgeschlossen,
weil die von dem Verdampfer 6 nach dem Absorber io wandernden Ammoniakmoleküle stets
im Verdampfer durch neue ergänzt und im Absorber entfernt werden. Eine Strömung
des neutralen Gases würde also zu einer ständigen Erhöhung des Wasserstoffdruckes
im Verdampfer und dessen ständigen Verminderung im Absorber führen. Da jedoch zwischen
beiden die offene Verbindungsleitung 8 vorhanden ist, so muß notwendigerweise in
den genannten Teilen im wesentlichen der gleiche Gesamtdruck erhalten bleiben; denn
der Wasserstoff wird im Gegensatz zu dem Kältemittel nicht an irgendeiner Stelle
abgeführt oder neu zugeführt. Er bildet, abgesehen von der beim Gas stets vorhandenen
Brownschen Bewegung, eine stillstehende Gasmasse.
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Infolge des Fortfalls einer Wasserstoffströmung vom Absorber zu dem
Verdampfer ist die Wärmeübertragung in dieser Richtung außerordentlich gering. Sie
kann ausschließlich durch die Wände des Verbindungsrohres 8 erfolgen. Da die beiden
Zweige der Umlaufleitung 9 ihre Wärme gegeneinander austauschen, bleibt die Stelle,
an der das Rohr 8 an die Umlaufleitung 9 angeschlossen ist, verhältnismäßig kühl,
und die Wärmeübertragung wird dadurch noch weiter vermindert.