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Absorptionskälteapparat
| Die Erfindung bezieht sich auf Absorp- |
| tionskälteapparate mit druckausgleichendem |
| Gas und Direifach-Temperaturwechsler, in dem |
| gleichzeitig ,arme und reiche Lösung sowie |
| Kocherdämpfe Wärme tauschen. Bei den Usi- |
| her vorgeschlagenen Apparaten dieser Art |
| erfolgte die Flüssigkeitsförderung teils mit |
| Pumpen und Ventilen, teils durch Gasblasen- |
| siedeheber, die in ;die reiche Lösung einge- |
| scbaltet waren,- teils durch den Druck ider |
| Kocherdämpfe, der reiche Lösung auf .einen |
| höheren Ort hob, |
| Es ist bei üblichen Ab@so;rpti;onskälteap;piara- |
| ten mit druckausgleichendem Gas ohne Dmei- |
| fach-Wärmewec'hsler bekannt, den Umlauf der |
| Absorptionslösung durch Heben der armen |
| Lösung mittels Dampf hervorzurufen. Bei |
| Apparaten mit Dreifach-Wärmewechsler er- |
| gibt dies für andere Apparattypen bekannte |
| Fördern der armen Lösung einen besonders |
| guten Wärmeaustausch, da die Ko;dherdämpfe |
| dann ,aus besonders reicher Lösung aufsteigen |
| und datier verhältnismäßig kühl in dien Drei- |
| fach-Wärmewechsler ,eintreten, wodurch ;ein |
| besonders guter Wirkungsgradderartiger |
| Apparate entsteht. |
| Die Erfindung soll näher unter Hinweis; auf |
| die beiliegende Zeichnung beschrieben wer- |
| den. |
| Ein Kocher io, der von einem S.chomsteipi |
| i i durchzogen ist, wird :durch einen Gasbren- |
| ner i2 beheizt. Der Kocher isst durch: eine |
| Unterteilungsplatte, 13 in zwei Kammern 14 |
| und 15 geteilt. Beide Kammern stehendurch |
| eine Öffnung 16 im unteren Teil der Unter- |
| teilungsplatte 13 miteinander in Verbindung. |
| Die Kammer 15 hat ;einen kleinen Dom 17. |
| Die Kammer io ist durch -eine Leitung 18 |
| mit dem dreifachen VV::ärmeaustauscher 19 ver- |
| bunden. Die Kammer 15 steht durch eine |
| Leitung 20 mit dem oberen Teil eines Umlauf- |
| gefäßes 21 in Verbindung. Dier obere Teil |
| dieses; Gefäßes- ist ferner durch eine Leitung |
| 22 mit dem oberen Teildes ;einen Endes des |
Wärmeaustauschers i9 verbunden. Der untere Teil des Gefäßes 21
ist mit dem einen Ende einer Leitung 23 verbunden, die im wesentlichen zentral durch
den WärmeaPs: Lauscher 19 geführt ist. Diese Leitung 23 soll im folgenden ,als der
innere Strömungsweg bie='_ zeichnet werden. Um diese Leitung herum ist: eine Leitung
24 geführt, die im Wärmeaustauscher i9 den mittleren Strömungsweg darstellt. .Leitung
24 öffnet sich innerhalb. des W.ärmeaustauschers i9. Der Rauire 25 zwischen Leitung
24 und dem Außenmantel des W ärmeaustauschers 19 soll als äußerer Strömungsweg bezeichnet
werden.
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Die Leitung 24 stellt eine Verlängerung der Außenleitung
26 eines gewöhnlichen Flüssigkeitstemperatunvechslers 27 dar, und Leitung
23 stellt in ihrer Verlängerung die innere Leitung des gleichen Flüssigkeitstemperaturwechslers
dar.
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Der Absorber besteht aus einer Rohr-5chlange 29, die mit Kühlrippen
3o versehen ist, und aus einem Sammelgefäß 31. Dias untere Ende der Schlange 29
ist mit dem oberen Teil des S.ammelgefäß.es 31 verbunden. Der untere Teil des Saxnmelgefäßles
31 ist durch eine Leitung 32 an die Außenseite 26 des Flüssigkeitstempera:'turwechslers
27 angeschlossen. Die innere Leitung 28 dieses Temperaturwechslers. steht durch
Leitung 33 mit dem oberen Teil der Absorberschlange z9 in Verbindung.
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Der Kondensator besteht aus einer Rohrschlange 34 mit Kühlrippen 3
5. Der obere Teil dieses Kondensators ist durch eine Leitung 36 mit dem oberen Teil
des kälteren Endes des dreifachen Wärmewechslers 19 verbunden.
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Der Verdampfer 37 liegt im oberen Teil des Kühlraumes 38 eines Kühlschrankes.
Das untere Ende des Kondensators 34 ist durch eine Leitung 39 mit dem oberen Teil
des Verdampfers 37 verbunden, der durch eine Leitung 40, die innere Leitung 41 des
Gastemperatunvechslers 42 und Leitung 43 mit dem oberen Teil des Absorbersammelgefä.ßes
3 i in Verbindung steht. Der untere Teil des- Verdampfers 37 ist durch eine Leitung
44, den äußeren Teil45 des Gastemperaturwechslers und die Leitung 46 mit dem oberen
Ende der Absorberschlange 29 verbunden. Das. untere Ende des Kondensators 34 ist
durch Leitung 47, das bekannte Druckausgleichgefäß 48 und eine Leitung 49 mit dem
inneren. Teil 41 des Gastemperaturwechslers 42 verbunden. Das untere Ende der Leitung
2o tritt durch den Diom17 in die Kammer 15 des Kochers io hinein und ist innerhalb
des Domes mit einem Loch 5o versehen. Diese Leitung 2o stellt einen Gassiedeheber
von der Kammer 15 in das Flüssigkeitsumlaufgefäß 21 dar. Der Brenner i2 kann thermostatisch
entsprechend der Verdampfertemperatur 37 gesteuert werden. Der Kocher kann jedochauch
in beliebiger anderer Art beheizt sein.
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-Der Apparat ist mit einem Kältemittel, z. B. .'iinmoniak, einem Absorptionsmittel,
z. B. Wasser, und einem Hilfsgas, z. B. Wasserstoff, gefüllt.
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Die Wärme des Gasbrenners 12 erhitzt den Kocher und- treibt den Kältemitteldampf
aus der Lösung. Der iii der Kammer 15 gebildete Dampf tritt durch Leitung 2o, Leitung
22, den äußersten Strömungsweg z5 des dreifachen Wärmeaustauschers i9 und Leitung
36 zum Kondensator 34. Hier werden die Dämpfe verflüssigt und das flüssige ' Kältemittel
, tritt durch Leitung 39 in den Verdampfer 37.
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Flüssiges Kältemittel verdampft dort in den Wasserstoff? unter Kälteleistung.
Die Mischung von Gas und Dampf fällt vom Verdampfer durch Leitung 40, Temperaturwechsler
42 und den oberen Teil des Sammelgefäßes 31 in das, untere Ende der Absorberschlange
29. Hier wird der Ammoniakdampf aus dem Hilfsgas durch die armie Absorptionsflüssigkeit,
die durch Leitung 33 eintritt, ausgewaschen. In armem Zustand strömt das Gas vom
oberen Teil des Absorbers durch den Temperaturwechsler 42 und Leitung 4.1 zum Verdampfer
zurück. Der Gasumlauf im Verdampfer-Absorber-Kreis kommt im Ausführungsbeispiel
durch spezifische Gewichtsunterschiede beider. Gasschenkel zustande.
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Der Umlauf der Absorptionsflüssigkeit im Kocher-Absorber-Kreis wird
hervorgerufen durch Anhebung der Flüssigkeit in der Leitung 2o durch das Kochergas.
Wenn sich der Flüssigkeitsspiegel im Umlaufsgefäß 21 etwas über das obere Ende der
Leitung 33 hebt, so läuft Flüssigkeit vom Umlaufsgefäß 21 durch Leitung 23, den
inneren Strömungsweg 28 des dreifachen Wärmewechslers 27 und Leitung 33 in den Absorber.
Von hier fließt die Flüssigkeit durch das Absorberrohr hindurch in das Sammelgefäß
21. Reiche Absorpti3onslösung fließt vom Sammelgefäß 31 durch Leitung 32, den ,äußeren
Teil 26 des Flüssigkeitstemperaturwechslers 27 und den mittleren Strömungsweg 24
in den dreifachen Wärmeaustau.scher i9 und dann durch Leitung i8 in die Kammer 14
des Kochers.
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Aus der Lösiung in der Kocherkammer 14 ausgetriebener Dampf strömt
durch Leitung 18 aufwärts in den dreifachen Wärmeaustauscher 19 und perlt zusammen
mit dem iauis Leitung 22 kommenden Kocherdampf im äußeren Strömungsweg 25 durch
die reiche Lösung hindurch und steigt dann durch Leitung 36 zum Kondensator.
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Ein Wärmeaustausch zwischen warmer, armer, vom Kocher zum Absorber
fließender
Lösung und kalter, reicher Lösung, die vom Absorber zum
Kocher fließt, tritt sowohl im Flüssigkeitstemperaturwechsler 27 als .auch in einem
Teil des dreifachen Wärmewechslers i 9 ein. In dem letztgenarmten tritt auch ein
Wärmeaustaiusich mit den Ko.cherdämpfen ein. Deren Wärme wird auf die kältere, reiche
Lösung, die zum Kocher fließt, übertragen.
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Die Kühlung der Kocherdämpfe im. dreifachen Wärmewechsler i9 bedingt
eine Kondensation von Wasserdämpfen. Das so gebildete Kondensat enthält Ammoniak
in einer Konzentration, die im wesentlichen dem Gleichgewichtszustand der D,ampfspannumg
des Ammoniaks in .der' Djampfmischung entspricht, aus der die Kondensration erfolgt.
Dieses Gleichgewicht hängt auch von der Temperatur ab. Die Konzentration des Kondensats
wird größer in der Richtung mach dem kälteren Ende des dreifachen Wärmeaustauschers
i9, also dem vom Kocher entfernten Znde. Wüxde man Dämpfe zur Trocknung nur durch
.die reiche Lösung, so, wie sie vom Absorber kommt, perlen lassen, so wurde eine
Lösung das, Kondensats in der reichen Lösung das Gleichgevächt ungünstig verändern,
unter dem der Dampf endgültig aus der Flüssigkeit austritt, weil sich die Konzentration
vermindert. Es ist aber erwünscht, da.ß das Gas zuletzt aus Flüssigkeit austritt,
die die größte Ammoniakkonzentration hat, so daß :der Dampf den geringstmöglichen
Gehalt an Wasserdämpfen bat. Dies wird in der beschriebenen Weise erreicht, weil,
der äußere Strömungsweg 25 des dreifachen Wärmeaustauschers i9 bis zur öffnung der
Leitung 2¢ in dem Wärme austauscher keine Flüssigkeitsströmung hat. Flüssigkeit
steht in dem äußeren Strömungsweg 25 ungefähr bis zur gleichen Spiegelhöhe wie die
Flüssigkeit im Ab-sorbersammelgefäß 31. Erhöht sich die Flüssigkeitsmenge im Raum
25, so muß Flüssigkeit aus ihm austreten und zum Kocher i o (bis zum Spiegelausgleich
mit dem AbsorbersammelgefÄ.ß 3 i) äblaufen. Wenn also Kondensat der Kocherdämpfe
die Flüssigkeits menge im, Strömungsweg 25 :erhöht, weil Teile der durchperlen:den
Kocherdämpfe kondensieren, so wird im Betrieb die Absorptions Lösung im Raum 25
.allmählich durch Kondensat ersetzt, bis der Gesamtrauen 25 bis zum offenen Ende
der Leitung 2¢ nur mit Kondensat gefüllt ist. Dieses Kondensat hat entsprechend
dem Temperaturgrad, der nach dem kälteren Ende des Wechslers abnimmt, eine
sich entsprechend erhöhende Konzentration, so daß Dampf, der aus dem dreifachen
Wärmewechsler z 9 austritt, um in das untere Ende .der Leitung 36 zu treten, aus
einer Flüssigkeit tritt, die die ,größtmögliche Ammoniakkonzentration hat, so daß
der austretende Dampf die geringste Wasserbeirnischung hat. Dies stellt einen Gewinn
an Wärmeverlusten dar, da die Rektifikationswärine der Flüssigkeit im- System wieder
zugeführt wird. Die Erfindung kombiniert dadurch; daß sie die Leitung 24 sich an
einer Stelle geeigneter Temperatur in dem dreifachen Wärmeaustauscher i9 öffnen
läßt; einen Analyser mit. einem Rektifikator. Denn auf dem wärmeren Teil des Wärmeaustaujschers
i9 (rechtes: Drittel in der Zeichnung) werden die Kocherdämpfe durch Zusammenführung
mit umlaufender reicher Absorptionslösung getrocknet (Analyserwirkung). Auf dem
kälteren, nicht von Absorpti,onXs,-lösung durchströmten Teil des Wärmeaustau.-schers
(Links von der Mündung der Leitung 2q.) werden die Kocherdämpfe im Betrieb durch
ihr eigenes dem allmählichen Temperaturabfall entsprechendes Kondensat getrocknet
(Rektifikatorwirkung).
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungslbeispiel
beschränkt, sie kann z. B. auch bei Absorptionskälteapparaten mit Pumpen und Ventilen
Anwendung finden.