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Verfahren zum Eindicken von Kühlsolen
| I» \.il.iluftkiililei-ii findet stets eine Verdünnung |
| ilei- hiililsole dadurch statt, daß der in der Luft |
| ltchn(Iliclie Wasserdampf von der Sole aufgenom- |
| nien wird. Infolgedessen muß von Zeih zu Zeit die |
| Sole immer wieder verstärkt werden. Hierzu steht |
| ranze heilie iou Verfahren zur Verfügung. |
| I )er einfachste, aber auch der primitivste Weg ist |
| ilrr, ehre d@"in aufgeiiotntiienen Wasserdumpf ent- |
| @lireclien@de Soleinenge fortfließen zu lassen und |
| dami (furch Nachfüllen von Salz, z. B. C'hlor- |
| c:ilcium, die restliche Sole wieder auf die alte Kon- |
| zeutrati@m zu l)rin"en. Sind die von der Sole auf- |
| sehr groß, so kann |
| dieses \'erf<ilireii recht kostspielig werden, weil sehr |
| grolle Salzmengen laufend neu beschafft werden |
| ittiissen. `1 ati liat datier auch vorgeschlagen, die Kühl- |
| s@ile durch \"erdctmlifen oder Verdunsten des |
| \\'as>:rs auf (I:: richtige honzetitration zurückzu- |
bringen. 13ei diesem Verfahren sind keine Salzmengen zuzusetzen, indessen siind
erhebliche Wärmemengen notwendig, die sich je Kilogramm auszudampfenden Wassers
auf
700 bis r2oo kcal belaufen.
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(oft würde man gern das Eindampfungsverfahren anwenden, weil d'ie
laufende Beschaffung von Salz zu teuer wilnd, doch verbietet sich dies dadurch,
daß dlie zum Eindampfen erforderlichen Wärmemengen nicht' zur Verfügung stehen.
Dagegen ist oft elektrische Energie in ausreichendem Maße vorhanden. Diese kann
jethoch zum direkten Verdampfen aus wirtschaftlichen Gründen keine Verwendung finden.
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Die geschilderten Schwibrigkeilten überwindet man ohne weiteres gemäß
der Erfindung dadurch, daß man zum Eindicken von Kühlsole eine Wärmepumpe anwendet.
Nfan kann in an sich bekannter
Weise, beispielsweise mit Hilfe eines
Turboverdichters, das Wasser als Wasserdampf aus der Sole absaugen und die Verdichtung
so weint treiben, daß die Sättigungstemperatur des Dampfes über der Eindampftemperatur
der Sole liegt. Die Verflüssigungswärme des Dampfes geht dann an' die Sole über
und bewirkt die Verdampfung.
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Bei ehwr solchen Anordnung kommt :indessen der stets mit etwas Salz
verunreinigte Dampf mit dem Verdichter unmittelbar in Berührung, was aus (gründen
der Korrosionsgefahr unerwünscht sein kann. Deshalb stellt man zweckmäßig eine kleine
zusätzliche, in sich geschlossene Kälteanlage auf, deren Verflüssigungswärme das
Ausdampfen des Wassers aus der Sole bewirkt. Der ausgetriebene Wasserdampf wird
am Verdampfer der Kälteanlage niedergeschlagen und verflüssigt sich. Die Temperaturdifferenz,
die von der Wärmepumpe zu überbrücken ist, ist verhältnismäßig klerin. Da die Ausdampfung
dies Wasserdampfes aus der Sole und seine Verflüssigung bei gleichem Druck vonstatten
gehen, ist die Temperaturdifferenz gleich der Sättigungstemperatur der konzentrierten
Sole, vermindert um (sie Sättigungstemperatur des reinen Wasserdampfes bei dem entsprechenden
Druck. Man hat dann in diesem Fall lediglich die elektrische Energie für die Wärmepumpe
aufzubringen. Da die gebräuchlichen Kühlsolen mehr oder minder korrosiv wirken,
vermeisdet man zweckmäßig allzu hohe Ausdampfun'gstemperaturen, da die Korrosnonssgefahr
mit wachsender Temperatur erheblich ansteigt. Es ist daher vorteilhaft, den Ausd@ampfungs-und
Verflüssigungsprozeß im Vakuum stattfinden zu lassen, wodurch eine erhebliche Absenkung
der Ausdampfungstemperatur erzielt werden kann. Die mit dem Arbeiten im Vakuum verbundene
Absenkung der Temperatur hat überdies noch den Vorteil, daß man als Arbeitsmisttel
der Wärmepumpe dies gebräuchlichste Kältemittel, nämlich Ammoniak, verwenden kann,
ohne daß :der Druck der als Wärmepumpe arbeitenden Kälteanlage über (las übliche
Maß ansteigt.
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Die zum Ausdampfen von i kg Wasserdampf aus (leg Kühlsole erforderliche
Wärmemenge ist aus thermodynamischen Gründen in der Regel größer als diejenige Wärmemenge,
die bei der Verflüssigung von i kg Wasserdampf frei wird. Nun ist allerdings bei
der Wärmepumpe die .das Ausdampfen der Sole bewirkende Verflüssigungswärme um die
mechanische Arbeit größer als die die Kondensation des Wasserdampfes bewirkende
Wärmeaufnahme des Verdampfers. Trotzdem kann es vorkommen, (saß die zum Ausdampfen
zur Verfügung stehende Wärme nicht ausreicht. Gemäß der Erfrndtung kann man sich
dann so helfen, daß der Verdampfer der Wärmepumpe reicht nur den ausgedampften Wasserdampf
verflüssigt, sondern noch zusätzlich Nutzkälte leistet. Arbeitet der Verdampfer
der Wärmepumpe beispielsweise bei 20°, so kann dies wärmere Kühlwassereines Berieselungskühlers
für die eigentliche Kälteanlage teilweise durch (sie Wärmepumpe gekühlt und so die
Leistungsaufnahme der eigentlichen Kälteanlage verringert werden. Selbstverständlieh
kann der zusätzliche Wärmebedarf auch in bekamnter Weise (furch eine Zusatzhenzung
gedeckt werden. ' In der Abbildung ist die Erfindung schematisch dargestellt. In
dem Bottich i befindet sich die einzudickende Kühlsole, die unter Atmosphärendruck
steht. Durch Leitung 2, Drosselventil 3, gegebenenfalls durch einen Wärmeaustauscher4
und Leitung 5 fließt die einzudickende Sole in das Ausdampfgefäß 6, das unter Vakuum
steht. Durch Wärmeabgabe des Verflüssigers 7 der Wärmepumpe wird der notwendlige
Teil des Wassers aus der Sole ausgedampft. Der Wasserdampf verläßt das Ausdämpfgefäß
6 durch Leistung 8, während die eingedickte Sole 'durch Leiltung 9 von der Pumpe
io angesaugt wird und durch Leitung i i, Wärmeaustauscher 4 und Leitung 12 in den
Solebottich i zurückkehrt. Je nach dien vorliegenden Bedingungen kann man die gesamte
in der Kälteanlage zirkulierende Solemenge durch die Eiindampfappamatur schicken
oder nur einen Teil abzweigen.
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Die als Wärmepumpe arbeitende Kältesamstage besteht aus dem Verdichter
13, der das Arbeitsmittel, beispielsweise Ammoniak, durch Leitung 14 in den Verflüssigen
7 der Wärmepumpe schnickt, wo das Arbeü.tsmi'ttel unter Verflüssigung Wärme abgibt,
die zum Eindampfen der Kühlsole dient. Das flüssige Arbeitsmittel fließt durch Leitung
15, Regelventil 16 und Leitung 17 in einer Rohrschlange 18 durch das Gefäß i(g,
in welchem der durch Leitung 8 einstretende Wasserdampf niedergeschlagen wird. Der
verflüssigte Wasserdampf wird durch Leitung 2o mit Hilfe einer nicht eingezeicheeten
Pumpe abgesaugt und auf Atmosphärendruck gebracht. Diese Pumpe hat außerdem noch
die Aufgabe, in das Gefäß i9 gelangende Lauft mitabzupumpen. Das verdampfte ArbeitsnÜ!ttel
strömt durch Leitung 21 wieder dem Verdichter 13 zu. Langt die im Verflüssigen 7
der Wärmepumpe frei werdende Wärmemenge zurrt Ausdampfen nicht vollständig aus,
so kann ein zweiter Verdampfer 22 dem ersten Verdampfer i8 beispielsweise paml;lel
geschaltet werden. Man zweigt dann eine Leitung 23 für das flüssige Azl)eiitsmittel
von der Leitung 15 ab und leitest es über ein weiteres Regelventil 24 durch den
Verdampfer 22, wo es verdampft und der Leitung 21 zuströmt. In dem Gefäß 25 kann
dann beispielsweise Kühlwasser gekühlt werden, das bei 26 ein- und bei 27 austritt.