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Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten
mit Umlauf von Hilfsgas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten,
die mit druckausgleichendem Hilfsgas arbeiten.
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Es ist in derartigen Apparaten bek4nnt, das Kältemittel durch eine
Diffusion von der Verdampfungsfläche zur Absorptionsfläche zu schaffen.
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Es ist ferner bekannt, die Verdampfungsstelle und die Absorptionsstelle
in getrennten Gefäßen anzuordnen und das Kältemittel vom Verdampfer zum Absorber
hinüberdiffundieren zu lassen. Zur Verbesserung dieser Anlagen hat man auch schon
vorgeschlagen, 'm Verdampfer allein, im Absorber allein oder in beiden Gefäßen einen
nur das jeweilige Gefäß durchziehenden Gasumlauf zu schaffen, wobei sich die beiden
Gasmischungen an einer Stelle berühren, an der das Kältemittel des Verdampfergemisches
in das Absorbergasgemisch hineindiffundiert.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, bei Apparaten, die einen Kreislauf
des Hilfsgases durch Verdampfer und Absorber vorsehen, bei dem das Kältemittel in
dem Hilfsgasstrom vom Verdampfer zum Absorber läuft, worauf das gereinigte Hilfsgas
vom Absorber zum Verdampfer zurückkehrt, eine Abzweigung dieses Gaslaufs durch ein
sogenanntes Druckgefäß vorzusehen, das entsprechend dem im wesentlichen durch die
Verflüssigertemperatur bedingten Gesamtdruck im Apparat mit Hilfsgas oder mit Kältemitteldämpfen
gefüllt ist. Die Erfindung bezweckt, die Auswaschung des Gases im Absorber bei derartigen
Apparaten zu verbessern, insbesondere bei Apparaten, deren Gasumlauf durch Schweredifferenzen
der Gasmischung zustandekommt. Man hat endlich bereits vorgeschlagen, um eine gute
Auswaschung des Gases im Absorber zu erreichen, arme Lösung verschiedener Temperatur
in mehreren Gefäßen hintereinander mit ein und demselben Gasgemisch in Berührung
zu bringen. Hierzu werden aber mehrere Gefäße mit zugehöriger Verbindungsleitung
gebraucht, die die Anlage komplizieren und verteuern. Die Erfindung vereinfacht
und verbilligt eine Ausführungsform, bei der Absorptionslösung in mehrfache Berührung
mit dem Hilfsgas tritt, indem sie Hilfsgas mehrfach durch ein und denselben Absorberteil
treten läßt.
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Die Erfindung hängt mit der Erkenntnis zusammen, daß der Querschnitt
des Absorbers und im allgemeinen auch der des Verdampfers verhältnismäßig größer
sein kann als die Querschnitte der Verbindungsleitungen beider Gefäße, welch letztere
die Größe des Gasumlaufes bedingen. Setzt man bei Verwendung eines Hilfsgases, das
leichter als das Kältemittel ist, den Verdampfer verhältnismäßig hoch über den Absorber,
so erhält man im allgemeinen eine Umlaufkraft für das Gasgemisch, die größer als
notwendig ist. Wenn man diese relativ zu starke Gasumwälzung beispielsweise in einer
der
Verbindungsleitungen zwischen Verdampfer und Absorber auf den
richtigen Gesamtumlauf drosselt, erhält man dann die Möglichkeit, außer dem Gesamtumlauf
zwischen Verdampfer und Absorber einen zweiten Gasumlauf zu erzeugen, der das des
größeren Ouerschnittes wegen verhältnismäßig große Volumen des Hilfsgasgemisches
im Absorber mehrfach durch ein und denselben Teil des Absorbers umwälzt. Diese Umwälzung
des auszuwaschenden Hilfsgases mehrfach durch den gleichen Absorberteil - bei Schlangenform
des Absorbers beispielsweise mehrfach durch eine und dieselbe Absorberschlinge .-ermöglicht
es, den Absorber wesentlich kleiner zu halten, als es bisher möglich war, ohne daß
' eine Verschlechterung der Absorption eintritt, da ja der Kreislauf der Absörptionsflüssigkeit
und damit die Menge der in der Zeiteinheit -für die Absorption des Kältemittels
durch den Absorber laufenden Flüssigkeitsmenge konstant bleibt. Insbesondere für
Haushaltsapparate ist dies von wesentlicher Bedeutung und stellt eine große Verbilligung
an Gewicht, Material und Arbeit dar. Wenn man andererseits die Fallhöhe uriverändert
behält, kann eine Verbesserung des Wirkungsgrades bzw. eine Verbesserung der Verdampfertemperatur
erreicht werden, indem das Gas besser als bisher ausgewaschen werden kann.
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Die Erfindung ermöglicht es ferner, die Bauhöhe des Apparates zu verringern.
Wird nämlich das auszuwaschende Gasgemisch mehrfach durch den gleichen Absorberteil
geschickt, so kann der Absorber bei gleichbleibenden seitlichen Abmessungen der
Höhe noch kürzer werden und man kann doch trotz verringerter Fallhöhe der Absorptionslösung
gleich gute Absorption erhalten. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform nebst
den die Erfindung betreffenden Teilen eines mit Hilfsgas arbeitenden Absorptionskälteapparates
schematisch dargestellt, wobei beispielsweise angenommen werden soll, daß der Apparat
mit Wasser als Absorptionsmittel, Ammoniak als Kältemittel und. Wasserstoff als
druckausgleichendem Gas arbeitet. In der Zeichnung ist mit io der als Rohrschlinge
ausgebildete Absorber bezeichnet, in dessen oberen Teil eine Leitung i i mündet,
die von dem üblichen, nicht dargestellten Flüssigkeitsteinperaturwechsler arme Lösung
aus dem gleichfalls nicht dargestellten Kocher dem Absorber zuführt. Mit 12 sind
die üblichen Kühlrippen des Absorbers bezeichnet und mit 13 ein' an sich bekanntes
Speichergefäß für die reiche Lösung, das durch eine Leitung 14 unter Vermittlung
des oben erwähnten Temperaturwechslers und der üblichen, nicht gezeigten Pumpenschlinge
mit dem Kocher verbunden ist. Die arme Lösung tritt also aus dem Temperaturwechsler
durch die Leitung i i in die oberste Absorberschlinge ein, fließt von da aus nach
unten und gelangt allmählich in das Gefäß z3. Die tiefste Schlinge des Absorbers
mündet in eine von dem üblichen Gastemperaturwechsler 15 nach dem Gasraum des Speichergefäßes
13 führende Leitung 16, in deren oberem Teil durch Einsätze 17 eine Drosselung des
nach unten fließenden Gasstromes geschaffen ist, die es ermöglicht, unterhalb von
ihr vorhandene Gewichtsunterschiede der Gasmischung statt für den Hauptumlauf des
Gases durch den Verdampfer für einen zweiten Gaskreislauf zu benutzen. Die Drosselung
kann auch im Temperaturwechsler 15 oder im oberen Absorberteil erfolgen. Hierbei
ist unter Drosselung im wesentlichen eine gewisse Verzögerung des Gasumlaufs zu
verstehen, da die eigentliche Druckherabsetzung praktisch außerordentlich gering
ist. Bei luftgekühlten Apparaten mit druckausgleichendem Gas beträgt bekanntlich
der innere Totaldruck etwa 2,5 Atm., d. h. etwa 25o m Wassersäule oder, in
Millimetern Wassersäule ausgedrückt, 25o ooo mm. Die Umlaufskraft für das Gasgemisch
zwischen Verdampfer und Absorber beträgt beispielsweise a,5 mm Wassersäule, und
von dieser Druckdifferenz soll die Drosselung beispielsweise o,5 mm aufnehmen, so
daß für den Gesamtumlauf noch 2 mm Wassersäule und für den partiellen Umlauf durch
Leitung 22 noch etwa o,5 mm Wassersäule übrigbleiben.
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Ferner ist mit i8 der Verdampfer des Kälteapparates bezeichnet, in
dessen oberen Teil die aus dem in der Abbildung nicht gezeigten Kondensator kommende
Leitung 1g mündet. Durch diese wird flüssiges Kältemittel dem Verdampfer zugeführt.
Das flüssige Kältemittel fließt in dem als Schlinge ausgebildeten Verdampfer abwärts,
und zwar unter allmählicher Verdampfung in das durch die Leitung 20 in den oberen,
Teil des Verdampfers einströmende arme Hilfsgas. Das arme Gas kommt aus dem Absorber
und durchströmt in üblicher Weise den Temperaturwechsler 15. Das reich gewordene
Gas strömt aus dem Verdampfer 18 in Richtung der Pfeile durch den Gastemperaturwechsler
15 und die Leitung i6 nach unten und gelangt dann in die unterste Stufe der Absorberschlinge
io. Von da aus strömt das Gas im Gegenstrom zu der von oben herabrieselnden Flüssigkeit
nach oben, wobei es von der Flüssigkeit ausgewaschen wird. Das, ausgewaschene Gas
verläßt den obersten Schlingenteil des Absorbers und gelangt wieder in den Temperaturwechsler
15 durch die Leitung =i zurück. Über diesen üblichen Gasumlauf hinaus wird nun gemäß
der Erfindung noch ein
zweiter Gasumlaufkreis dadurch geschaffen,
daß die zweite Stufe von unten, des Absorbers io, durch eine Leitung 22 mit der
das reiche Gas vom Temperaturwechsler 15 führenden Leitung 16 verbunden ist. An
der Abzweigungsstelle zwischen der Absorberschlinge und der erwähnten Leitung 22
teilt sich nun der nach oben strömende Gasstrom in zwei Teilströme, von denen der
eine durch die höheren Stufen des Absorbers io weiter nach dem Temperaturwechsler
15 fließt, während der andere Teilstrom dagegen durch die Leitung 22 wieder in die
Leitung 16 zurückfließt. Der letzterwähnte Strom mischt sich in der Leitung 16 mit
dem vom Temperaturwechsler 15 kommenden Gasstrom, und die Mischung gelangt wieder
in die unterste Schlinge' des Absorbers io. Ein Teil des Gases durchzieht also den
aus der unteren Absorberschlinge, dem Rohr 22 und einem Teil der Leitung 16 gebildeten
Umlaufskreis zweimal. Dadurch wird eine verstärkte Auswaschung dieses Gases erreicht.
Das durch die oberen Schlingen des Absorbers io strömende Gas ist somit schon bei
seinem Eintritt in diese oberhalb der Abzweigstelle des Rohres 22 belegenen Schlingen
stärker ausgewaschen als bei dem bisher üblichen einfachen Gasumlauf. " Infolgedessen
kann die Anzahl dieser Schlingenstufen vermindert werden, ohne daß das Gas weniger
gut ausgewaschen wird. So kann z. B. die sonst erforderliche oberste Stufe entbehrt
werden und die Eintrittsstelle des Rohres i i entsprechend tiefer angeordnet sein.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So kann z. B. die Zurückführung des abgezweigten Gasstromes in die Leitung 16 dadurch
erleichtert bzw. geregelt werden, daß das Rohr 22 geWissermal3en - düsenartig ausgebildet
ist oder an seiner Eintrittsstelle in die Absorberschlinge bzw. in die Leitung 16
eine auf die Richtung des Gasstromes wirkende Biegung oder sonstige Ausbildung hat.
In der Abbildung ist zu diesem Zweck das Rohr 22 als ein umgekehrtes [)-Rohr ausgebildet:
Ferner empfiehlt es sich, das Rohr 22 sowie auch den von dem abgezweigten Gasstroin
durchflossenen Teil des Rohres 16 mit Kühlrippen zu versehen, so daß eine zusätzliche
Kühlung dem Absorber mittelbar zugute kommt. Die Erfindung ist auch bei Apparaten
mit Topfabsorber verwendbar, wobei die Abzweigung gegebenenfalls zwischen zwei der
üblichen Einsatzplatten im Absorber angeordnet wird.