DE632574C - Absorptionsapparat - Google Patents

Description

• Absorptionsapparat Gegenstand der Erfindung ist ein Absorpfionsapparat mit einer Einrichtung zum Aufspeichern von Heizwärme, die beim Abstellen der normalen Heizquelle Austreibungswärme an das zu entgasende Absorptionsmittel abzuführen vermag. Auf diese Weise ist es möglich, eine Heizquelle intermittierend zur Beheizung des Austreibers des Absorptionsapparates zu benutzen und trotzdem ununterbrochen Kälte zu erzeugen. Eine solche Einrichtung ist von besonderer Bedeutung da, wo für die Austreiberheizung billiger Nachtstrom zur Verfügung steht. Der thermische Wirkungsgrad der Wärmespeicherung wird dabei besonders günstig, wenn man das wärmespeichernde Medium so wählt, daß Bestandteile desselben bei der Wärmeaufnahme eine Aggregatzustandsänderung erfahren, die bei der nachfolgenden Wärmeabgabe an die zu entgasende Absorptionslösung wieder rückgängig gemacht wird. Hierfür eignen sich z. B. Metallegierungen, die bei gewöhnlicher Temperatur fest, bei den für die Austreibung von Arbeitsmitteldampf in Frage kommenden Temperaturen aber flüssig sind, doch können mit besonderem Vorteil auch gewisse binäre Gemische (z. B. Lösungen von Salzen oder Alkalien in Wasser) verwendet werden oder schließlich auch Stoffe, die aus einem festen und einem flüchtigen Bestandteil zusammengesetzt sind.
• In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Einrichtung schematisch dargestellt, bei der eine lediglich durch Wärme betriebene kontinuierlich wirkende Absorptionskältemaschine mit einem Wärmespeicher versehen ist, der wäßrige Alkalilauge als wärmespeicherndes Mittel enthält.
• In einem Austreiber i, der durch eine elektrische Heizpatrone :2 beheizt wird, befindet sich reiche Absorptionslösung, z. B. eine Lösung von Ammoniak in Wasser, aus der durch Wärmezufuhr Ammoniak ausgetrieben wird. Der ausgetriebene Ammoniakdampf hebt" die arme Lösung in einem engen aufsteigenden Rohre 3 zu einem Gasabscheider 4 empor, wo sich Absorptionslösung und Dampfblasen voneinander trennen. Von hier aus fließt die Lösung durch ein U-förmig gebogenes Rohr 5 dem Absorber 6 zu, in welchem sie über eingebaute Blechplatten 7 herabrieselt. Der Arbeitsmitteldampf wird vom Gasabscheider q. aus durch ein Rohr 8, in das ein Rückschlagtopf 9 eingeschaltet ist, einem Iuftgekühlten Kondensator io zugeführt, der als Rohrschlange" ausgebiidet'ist und durch ein Rohr i i mit einem kleinen Dampfabscheider@ i2 verbunden ist: --Ein von dem Abscheid-'.". 12 zum untersten Teile des Kondensator,.,@,@. führendes U-förmig gebogenes Rücklauf 13 sorgt dafür, daß sich im Rohre i i stets" eine ' Säule verflüssigten Arbeitsmittels befindet. Von dem Behälter 12 gelangt das Kondensat über ein Rohr 14 oben in den Verdampfer 15, der innen mit Blechtellern 16 und außen mit Rippen 17 versehen ist. Ein Verbindungsrohr i8 führt den Arbeitsmitteldampf vom unteren Ende des Verdampfers 15 zum Absorber 6, wo er von der herniederrieselnden armen Absorptionslösung aufgenommen wird. Der Absorber 6 ist außen mit Kühlrippen i9 versehen, welche die Abgabe der Absorptionswärme an die umgebende Luft beschleunigen. Durch eine an das Verbindungsrohr 18 sich anschließende U-förmige Flüssigkeitsleitung 2i,die mit dem [-Rohr 5 einen Temperaturwechsler bildet, gelangt die angereicherte Absorptionslösung zum Austreiber i zurück.
• Der Absorber 6 umschließt einen Flüssigkeitssammelbehälter 2o, dessen Wandung aus einem die Wärme gut leitenden Metall besteht. Auf die Bedeutung dieses Gefäßes wird weiter unten näher eingegangen werden.
• Die Heizpatrone 2 des Austreibers i . ist mit einer innerhalb des Austreibers angeordneten Rohrschlange 22 umgeben, deren Enden über Rohre z3 und 24 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise mit einem wärmeisolierten Behälter (Wärmespeicher) 25 verbunden sind. Der Behälter 25 enthält einen durch das wärmespeichernde Mittel (Alkalilauge) gebildeten Flüssigkeitsvorrat. Zusammen mit der Rohrschlange 22' und den Ver-. bindungsrohren 23 und 24 bildet er ein Umlaufsystem für die wärmespeichernde Flüssigkeit. .Indem nämlich in der Rohrschlange' 22 wärmere Teile dieser Flüssigkeit emporsteigen und durch das Rohr 24 vom Boden des Behälters 25 her dem unteren Ende der Rohrschlange 22 kältere Teile der Flüssigkeit zugeführt werden, entsteht ein selbsttätiger, auf dem Unterschied der spezifischen Gewichte der kälteren und wärmeren Flüssig-. keitsteile beruhender Flüssigkeitskreislauf.
• Die Wärmespeicherung geht wie folgt vor sich: Infolge der Wärmezuführung durch die Heizpatrone 2 entwickeln sich in der Rohrschlange 22 Wasserdampfblasen, welche zur Beschleunigung des Flüssigkeitsumlaufs durch die Rohre 23 und 24 und den Behälter 25 beitragen. Dieser Dampf gelangt durch ein an den Wärmespeicher 25 oben angeschlossenes erst aufwärts und dann wieder abwärts geführtes Rohr 26 zunächst in einen Zwischenbehälter 27, in welchem sich mitgerissene Flüssigkeit abscheidet. Vom oberen Teil des J.',wischenbehälters 27 führt ein oben offenes :br 28 aufwärts in den bereits erwähnten '=zssi keitssammelbehälter 2o der in seinem @":'"; g @xnittleren und unteren Teil vom Absorber 6 umgeben ist, in seinem oberen Teil aber über diesen hinausragt und hier zwecks Erleichterung des Wärmeaustausches mit der umgebenden Luft mit Rippen 29 versehen ist. Eine zweite Leitung 33 verbindet den oberen Teil des Behälters 27 mit dem Rohre a4, in das sie hinter einem [-Rohr 34 einmündet. Der durch die Flüssigkeit im Behälter 27 hindurchtretende Wasserdampf durchströmt das aufsteigende Rohr 28 und gelangt in das Innere des Sammelbehälters 2o. Hier schlägt sich, da der obere Teil des Gefäßes mit kühlender Luft in Berührung steht, der Wasserdampf nieder. Das Kondensat rinnt innen an der Wandung des Sammelbehälters 2o herab und sammelt sich in dessen unterem Teil an. Vom unteren Ende des Sammelbehälters 2o führt eine Abflußleitung 3o, die eine Erweiterung 31 und in dieser ein Absperrorgan 32 besitzt, bis zu einem tieferliegenden Punkte des Rohres 28. Der Zweck dieses Absperrorgans wird weiter unten erläutert werden.
• Da die Temperatur im Innern des Absorbers G infolge der freiwerdenden Absorptionswärme verhältnismäßig hoch ist, verdampft in dem vom Absorber 6 umschlossenen Teil des Sammelbehälters 2o ein Teil des Kondensats, wieder. Der Dampf kondensiert von neuem in dem luftgekühlten oberen Teil des Gefäßes 2o. Auf diese Weise wird, solange die Heizung des Austreibers i andauert, vom Absorber 6 Absorptionswärme teilweise in Verdampfungswärme des Wasserdampfes umgewandelt, und diese wird durch die Kühlrippen 29 an die umgebende Luft abgeführt. Der Absorber wird dadurch auf derjenigen Temperatur erhalten, die zwecks Absorption des vom Verdampfer 16 herkommenden Ammoniakdampfes erforderlich ist. Der Sammelbehälter 2o füllt sich in seinem unteren und mittleren Teile dabei mehr und mehr mit Wasser an.
• Da es sich nicht vermeiden läßt, daß geringe Mengen Alkalilauge beispielsweise in Nebelform durch den Wasserdampf mitgerissen werden, so reichert sich nach einigen Perioden das im Sammelbehälter 20 sich ansammelnde Wasser mit Alkali an. Um zu verhüten, - daß die Anreicherung zu groß wird, ist die bereits erwähnte Abflußleitung 3o, die in ihrer Erweiterung 3 1 das Absperrorgan 32 enthält, vorgesehen. Dieses Absperrorgan besteht nämlich aus einer Kugel von solchem spezifischem Gewicht, daß sie in der Flüssigkeit schwimmt und den Abfluß freigibt, solange diese Flüssigkeit einen vorausbestimmten Konzentrationsgrad an Alkali überschreitet. Die Kugel sinkt jedoch zu Boden und sperrt die Abflußleitung, sobald der erwähnte Konzentrationsgrad unterschritten wird. Die abfließende Flüssigkeit gelangt durch das Rohr 28 in den Zwischenbehälter 27 und das Rohr 33 in das Umlaufsystem der wärmespeichernden Flüssigkeit zurück.
• Wird nun die Heizung des Austreibers i unterbrochen, so kommt allmählich der Flüssigkeitsumlauf in dem durch die Bohrschlange 22, die Rohre 23 und 24 und den Wärme-. speicher -25 gebildeten Umlaufsystem zum Stillstand. Es wird dann kein Wasserdampf mehr aus der Alkalilauge entwickelt. Der im Sammelbehälter 20 noch vorhandene Wasservorrat verringert sich allmählich, indem er unter Aufnahme von Absorptionswärme aus dem Absorber 6 langsam verdampft. Der dabei sich bildende Wasserdampf wird durch die Rohre 28 und 33 der in dem unteren Teil des Rohres 33 stehenden Alkalilauge zugeführt und von dieser absorbiert.
• Die in der Rohrschlange22 befindliche heiße Lauge gibt nun ihre Wärme an die im Austreiber i enthaltene reiche Absorptionslösung ab, so daß die Entwicklung von Arbeitsmitteldampf aus dieser Lösung keine Unterbrechung erleidet. Demgemäß wird auch der Kondensator i o. weiter mit Arbeitsmitteldampf und der Verdampfer 16 mit Kondensat beschickt. Die Kälteerzeugung erfährt daher ebenfalls keine -Unterbrechung, solange die zur Austreibung erforderliche Wärme durch Absorption immer neuer Wasserdampfmengen in der wärmespeichernden Flüssigkeit gebildet wird.
• In der angegebenen Weise wechseln ständig Perioden der Wärmespeicherung (unter Wärmezufuhr an den Austreiber durch die Heizpatrone 2) mit Perioden der Wärmerückgewinnung (unter Heizung des Austreibers i durch die Rohrschlange 22) miteinander ab.
• Wie bereits erwähnt, kann an Stelle des binären Gemisches, dessen einer Bestandteil bei der Wärmeaufnahme eine Aggregatzustandsänderung erfährt, die bei der nachfolgenden Wärmeabgabe wieder rückgängig gemacht wird, für das wärmespeichernde Medium auch eine Metallegierung in Frage kommen, die bei gewöhnlicher Temperatur fest ist und bei den für die Austreibung des Arbeitsmitteldampfes der Kältemaschine in Frage kommende Temperaturen aus dein festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht, Auch andere feste Stoffe, z. B. chemische Verbindungen, wie hochkonzentrierte Alkalilauge, kommen hierfür in Betracht. Statt einer Absorptionslösung kann man Lerner als wärmespeicherndes Medium einen festen Bestandteil, beispielsweise Chlorcalzium, verwenden, an den ein zweiter, flüchtiger Bestandteil, z. B. Ammoniak, bei niedriger Temperatur gebunden ist, während der Wärmespeicherung aber als Dampf ausgetrieben und verflüssigt und während der Wärmeabgabe wieder verdampft und an den festen Bestandteil gebunden wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Absorptionsapparat, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Einrichtung zum Aufspeichern von Heizwärme, die beim Abstellen der normalen Heizquelle Austreibungswärme an das zu entgasende Absorptionsmittel abzuführen vermag.
2. 2. Kontinuierlich wirkende Absorptionskältemaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (25) während der Dauer der unmittelbaren Beheizung des Austreibers (i) der Absorptionskältemaschne einen Teil der zugeführten Heizwärme aufnimmt und mit der im .Austreiber (i) enthaltenen Absorptionslösung derart in Wärmeaustausch steht, daß er nach Aufhören der unmittelbaren Austreiberheizung dem Austreiber -(i) die zur Fortsetzung der Kälteerzeugung notwendige Heizwärme zuzuführen vermag.
3. 3. Absorptionsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher(25) einen Flüssigkeitsvorrat enthält und zusammen mit einer Leitung (22), die mit dem Austreiber in Wärmeaustausch steht, ein Umlaufsystem für die wärmespeichernde Flüssigkeit bietet. q..
4. Absorptionsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (2) des Austreibers (i) so angeordnet ist, daß gleichzeitig Wärme an die zu entgasende Absorptionslösung und an das wärmespeichernde Medium abgegeben werden kann.
5. 5. Absorptionsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das wärme= speichernde Medium durch ein binäres Gemisch gebildet wird, das aus Wasser und in Wasser löslichen Stoffen (Natriumhy droxyd, Salzen o. dgl.) besteht.
6. 6. Absorptionsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmespeichernde Medium einen festen Bestandteil und daneben einen zweiten Bestandteil enthält, der während der Wärmespeicherung als Dampf ausgetrieben und verflüssigt, während der Wärmeabgabe dagegen wieder verdampft und an den festen Bestandteil gebunden wird.
7. 7. Absorptionsapparat nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmespeichernde Medium durch eine Absorptionslösung gebildet wird, von welcher ein Bestandteil während der Wärmespeicherung als Dampf ausgetrieben und verflüssigt und während der Wärmerückgewinnung wieder verdampft und von der Absorptionslösung unter Wärmeabgabe an den Austreiber (z) absorbiert wird.