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Verfahren zuni Konzentrieren von Kühlsole in Kälteanlagen In Kälteanlagen,
die mit Naßluftkühlern ausgerüstet sind, schlägt sich stets die dem Kühlgut entzogene
Feuchtigkeit in der Sole nieder. Dies bewirkt, daß sich die Sole allmählich mit
Wasser anreichert, sich also verdünnt. Es muß also dafür gesorgt werden, daß dieses
Wasser aus der Sole wieder entfernt wird. Hierfür stehen in der Technik eine ganze
Reihe von Verfahren zur Verfügung. Eines von diesen besteht darin, daß die oder
wenigstens ein Teil der im Verflüssiger der Kälteanlage frei werdenden Wärme zum
Ausdampfen des Wassers aus der Kühlsole verwendet wird. Benutzt man z. B. Berieselungsverflüssiger,
so kann ein Teil des gesamten Verflüssigers mit Wasser, ein anderer mit Kühlsole
berieselt werden. Der Wasserdampfdruck über der Kühlsole ist im Verhältnis zu dem
über reinem Wasser herrschenden Dampfdruck, bezogen auf gleiche Temperatur, kleiner.
Will man mit der Flächenbelastung des Verflüssigers nicht allzusehr heruntergehen,
so muß man mit Rücksicht auf den eben genannten Umstand für eine ausreichend hohe
Temperatur im Verflüssiger sorgen. Die Verflüssigungstemperatur des Kältemittels
ist im gesamten Verflüssiger die gleiche, wenn man von dem Teil des Verflüssigers
absieht, in dem die Überhitzungswärme entzogen wird. Doch ist diese in der Regel
klein im Verhältnis zur eigentlichen Verflüssigungswärme. Ist die niedergeschlagene
Feuchtigkeitsmenge, die je Zeiteinheit von der als Kälteträger dienenden Kühlsole
aufgenommen wird, stets die gleiche, so hat man es in der Hand, durch entsprechende
Bemessung des von der Sole bzw. des
vom Kühlwasser gekühlten Teiles
des Verflüssigers denjenigen Verflüssigungsdruck und damit auch diejenige Verflüssigungstemperatur
einzustellen, die zum Eindampfen der zusätzlich mit Wasser beladenen Sole notwendig
ist. Man kann dabei die gesamte. oder auch einen Teil der einzudampfenden Sole über
den im folgenden kurz als Soleeindampfer bezeichneten Verflüssigerteil leiten.
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Nun ist aber die je Zeiteinheit an der Sole niedergeschlagene Feuchtigkeit
sehr stark abhängig von der Art des Kühlgutes. Es gibt Kühlgüter, die nur sehr wenig
Feuchtigkeit abgeben, und andere, die viel Feuchtigkeit abgeben. Aus diesem Grund
muß auch die im Soleeinfdampfer aus der Kühlsole zu entfernende Feuchtigkeit je
nach Art des Kühlgutes verschieden sein.
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Man kann nun eine Regelung dadurch vornehmen, daß man beispielsweise
einen Teil des mit Wasser gekühlten Verflüssigers abschaltet. Dadurch wird die Verflüssigungstemperatur
im ganzen gehoben und im Soleeindampfer -ein verstärktes Austreiben von Wasser erzielt.
Diese Maßnahme ist indessen unwirtschaftlich, da ein Teil des Verflüssigers gar
nicht ausgenutzt wird und damit die Anlage bei unnötig hoher Verflüssigungstemperatur
arbeitet.
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Eine andere Möglichkeit der Regelung besteht darin, daß, man die Flächenverteilung
des Verflüssigers zugunsten des Soleeindampferteiles verschiebt, indem man einen
Teil des Verflüssigers, der vorher durch Kühlwasser gekühlt wurde, nunmehr mit Kühlsole
beschickt. Aber auch diese Art der Regelung ist sehr mißlich, denn wegen der Rückführung
der Kühlsole in den Naßluftkühler ist es sehr unbequem, die Kühlsole an den Stellen
des Verflüssigers abzufangen, die vorher mit Kühlwasser beschickt waren, ganz abgesehen
davon, daß eine stufenlose Regelung ohnehin nicht möglich ist, da aus technischen
Gründen immer nur bestimmte größere Teile des Verflüssigers von Wasserabkühlung
auf Solekühlung umgeschaltet werden können. Diese Schwierigkeiten können auch dadurch,
daß ein durch Wasser gekühlter Teil des Verflüssigers von einem anderen gleichzeitig
als Soleeindampfer dienenden Teil getrennt ist, noch nicht behoben werden, sondern
man muß erfindungsgemäß auch noch dafür sorgen, daß in dem als Soleeindampfer dienenden
Teil eine höhere Verflüssigungstemperatur des Kältemittels herrscht als im durch
Wasser gekühlten Teil des Verflüssigers und daß die Temperatur im Soleeindampfer
so geregelt wird, ' daß die jeweils gewünschte Soleeindampferleitung und damit die
gewünschte Konzentration der Sole erzielt wird. , Man geht dabei erfindungsgemäß
so vor, daß man die Kältemaschinenanlage in zwei oder mehr Einheiten aufteilt, was
bei größeren Anlagen meist ohnehin schon vorgenommen wird. Von diesen Einheiten
arbeiten wahlweise eine oder auch mehrere auf den Soleeindampfer und der Rest auf
den wassergekühlten Teil des Verflüssigers. Je mehr Einheiten auf den Soleeindampfer
arbeiten, um so höher ist die ihm zugeordnete Verflüssigungstemperatur des Kältemittels
und um so stärker auch die Solekonzentrierung. Sind nur zwei Einheiten vorhanden,
so arbeitet eine auf den wassergekühlten Teil des Verflüssigers, die andere auf
den Soleeindampfer. .Soll die Verflüssigungstemperatur des Kältemittels im Soleeindampfer
erhöht werden, so wird die Förderleistung der auf den Soleeindampfer arbeitenden
Einheit erhöht und die Förderleistung der anderen Einheit entsprechend verringert.
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Eine technisch besonders befriedigende Lösung ergibt sich gemäß der
Erfindung dann, wenn man den Soleei.ndampferdurch einen zusätzlichen Verdichter
speist, der einen Teil des verdichteten Kältemittels vom normalen Verflüssigungsdruck
auf einen höheren Druck verdichtet, so daß im Soleeindampfer die zur Konzentrierung
notwendige höhere Verflüssigungstemperatur erreicht wird. Da die Differenz der genannten
beiden Drücke nur sehr gering ist, eignen sich hierfür insbesondere Rotationsverdichter.
Dabei wird die Anordnung zweckmäßig so gewählt, daß der zusätzliche Verdichter,
der in den Soleeindampfer fördert, den Kältemitteldampf unter dem normalen Verflüssigungsdruck
an einer Stelle ansaugt, wo er trocken gesättigt ist. Fernerhin wird, ebenfalls
gemäß der Erfindung, der Soleeindampfer mit einem Schwimmerregler versehen, der
einen bestimmten Flüssigkeitsstand des Kältemittels innerhalb des Soleeindampfers
aufrechterhält, wobei das den Soleeindampfer verlassende Kältemittel in den wassergekühlten
Verflüssiger zurückgeführt wird. Da die angesaugte Kältemittelmenge, die von dem
zusätzlichen Verdichter in den Soleeindampfer gefördert wird, unter einem verhältnismäßig
hohen Druck steht, können die Abmessungen des Verdichters klein gehalten werden.
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Das Verfahren ist in den Fig. i und a näher erläutert.
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In Fig. i ist mit i ein Naßluftkühler bezeichnet. Durch den Kanal
a gelangt die Luft, angetrieben durch einen nicht besonders eingezeichneten Ventilator,
in den Naßluftkühler i hinein und verläßt ihn bei 3. Die Luft kann beispielsweise
dazu dienen, um in einem nicht gezeichneten Gefrierraum ein Kühlgut abzukühlen,
wobei die Luft sich erwärmt und gleichzeitig vom Kühlgut Feuchtigkeit aufnimmt.
In dem unteren Teil des Naßluftkühlers befindet sich Sole bis zur Höhe q.. Die Sole
wird mit Hilfe des Verdampfers 5 gekühlt. Sie wird durch das Rohr 6 von der Pumpe
7 angesaugt und durch das Rohr 8 und die Sprüheinrichtung g im Naßluftkühler i zersprüht,
so daß die Luft, wie durch die Pfeile angedeutet, die zersprühte Sole passiert und
Feuchtigkeit an diese abgibt. Mit io ist eine Schicht von Raschigringen bezeichnet,
die das Mitreißen von Soletröpfchen in den Luftstrom verhindert. Da sich die in
der zuströmenden Luft befindliche Feuchtigkeit je nach Tiefe der Soletemperatur
an den Soletröpfchen mehr öder minder niederschlägt, wird sich die im Naßluftkühler
befindliche Sole allmählich mit Wasser anreichern. Um sie zu konzentrieren und somit
auf gleicher Konzentration zu erhalten, wird Sole über Rohr i i
und
den Wärmeaustauscher 1-2 mit Hilfe der Pumpe 13 angesaugt und in die Sprüheinrichtung
1,.1 gefördert. Mit Hilfe des Wärmeaustauschers 12 wird die den Soleeindampfer 15
verlassende warme Sole etwa auf die Temperatur der kalten Sole im Naßluftkühler
i abgekühlt und die den Naßluftkühler z verlassende kalte Sole etwa auf die Temperatur
der warmen Sole im Soleein.dampfer i 5 vorgewärmt. Die Sprüheinrichtung 14geliört
zu demSoleeindampferi j. In diesem befindet sich beispielsweise ein System von waagerechten
Rohren, das schematisch durch das mit Diagonalen versehene Rechteck 16 dargestellt
ist. Diese Rohre bilden den als Verflüssiger 16 bezeichneten Teil des Soleeindampfers
15. Die Sole rieselt über das Rohrsystem des Verflüssigers 16 in die Schale 17 herab,
von wo sie über das Rohr 18 und den Wärmeaustauscher 1-2 in den unteren Teil des
Naßluftl:ülilers i gelangt. Man kann dabei beispielsweise die Höhenlage des Soleeindampfers
15 und des 1 aßluftkühlers i so legen, daß dieser Rücklauf von selbst erfolgt. Anderenfalls
ist eine entsprechende Pumpenanordnung notwendig. Beim Berieseln des Rohrsystems
16, in dem ein Teil des Kältemittels verflüssigt wird, erwärmt sich die Sole und
gibt dabei einen Teil des Wassers ab. Ein durch einen Motor i9 angetriebener Ventilator
2o saugt Luft aus der Atmosphäre an und bläst dieselbe im Gegenstrom zur Sole. Die
Luft nimmt dabei den infolge der Erwärmung der Sole aus dieser ausgetriebenen Wasserdampf
mit. Dadurch wird der Sole die von ihr im Naßluftkühler i aufgenommene Feuchtigkeit
wieder entzogen. Die angefeuchtete Luft verläßt die Einrichtung nach Passieren der
Raschigringschicht 21 bei 22. Das aus dem Verdampfer 5 abgesaugte verdampfte Kältemittel
gelangt durch das Rohr :2-1 in das Kurbelgehäuse 25 .des Verdichters 32 und wird
in den drei Zylindern 26, 27 und 28 verdichtet. Von diesen drei Zylindern fördert
der Zylinder 26 das Kältemittel stets in den Verflüssiger 16, während der Zvlinder
28 das Kältemittel stets in den wassergekühIten Verflüssiger 31 fördert. Schließt
man das Ventil 29 und öffnet das Ventil 30, so fördert der mittlere Zylinder 27
das Kältemittel ebenfalls in den Verflüssiger 31. In diesem Fall wird die Verflüssigungstemperatur
im Soleeindampfer 15 verhältnismäßig niedrig sein, und es wird nur wenig Wasserdampf
aus der Sole entfernt werden. Will man die ausgetriebene Wasserdampfmenge erhöhen,
so öffnet man Ventil 29 und schließt Ventil 30. In diesem Fall fördern die
beiden "Zylindern 26 und 27 in den Verflüssiger 16 im Soleeindampfer 15 und lediglich
der Zylinder 28 in den Verflüssiger 31. Diese Betriebsweise bedingt eine Erhöhung
der Temperatur im Soleeindampfer 15 und somit eine stärkere Entwässerung der Sole.
Der Verdichter 32 fördert also einen Teil des Kältemittels über Leitung 33 in den
Verflüssiger 16 und einen anderen Teil über Leitung 34 in den Verflüssiger 31. Der
Verdichter 3-2 wird durch einen Elektromotor 35 angetrieben. Der Verflüssiger 31
kann beispielsweise ein mit Wasser gekühlter Berieselungsverflüssiger sein. Aus
dem Verflüss iger 31 gelangt das verflüss-i.gte Kältemittel über das Regelventil
36 und das Rohr 37 in den Verdampfer 5. Das in dem Verflüssiger 16 verflüssigte
Kältemittel gelangt über das Rohr 3.8, das Regelventil 39, das auch als Schwimmerregler
ausgebildet sein kann und das Rohr 4o in den Verflüssiger 31, wo es sich mit dem
hier kondensierten Kältemittel vereinigt.
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Fig.2 zeigt eine Anlage, bei der die Kältemaschine Kältemittel in
den Verflüssiger 43 fördert, während ein zusätzlicher Verdichter 61 einen bestimmten
Teil des Kältemittels dampfförmig aus dem Verflüssiger absaugt und in den Verflüssiger
58 fördert, wo es bei höherem Druck und höherer Temperatur unter Berieselung mit
der einzudampfenden Sole verflüssigt wird. Der besseren LIbersichtlichkeit wegen
sind in dieser Abbildung alle für die Erläuterung des Verfahrens unwesentlichen
Teile fortgelassen. Der Verdichter 41 fördert das dampfförmige Kältemittel durch
das Rohr 42 in den beispielsweise als Berieselungsapparat ausgeführten Verflüssiger
43. Das verflüssigte Kältemittel gelangt über Rohr 44, Regelventil 45 und Rohr 4,6
in den Verdampfer 47 und wird dampfförmig durch Rohr 48 wieder angesaugt. Mit Hilfe
des Verdampfers 47 wird Sole im unteren Teil des Naßluftkühlers 49 abgekühlt, die
durch das Rohr 5o mit Hilfe der Pumpe 51 über die Sprühvorrichtung 52 zersprüht
wird, wobei der Sprühregen der Sole zum Kühlen von Luft verwendet wird, wie es bereits
im Zusammenhang mit Fig. i geschildert wurde. Um die Sole auf gleicher Konzentration
zu halten, saugt die Pumpe 53 durch das Rohr 54 über den Wärmeaustauscher 55 Sole
aus dem Naßluftkühler an und drückt sie über Rohr 56 in die Sprühvorrichturig 57,
wo die Sole nunmehr über das Rohrsystem 58 des Soleeindampfers rieselt. Die sich
dabei erwärmende Sole gibt, wie bereits in Fig. i beschrieben, Wasserdampf ab. Sie
gelangt über Rohr 6o und Wärmeaustauscher 55 beispielsweise durch natürliches Gefälle
in den Naßluftkühler zurück. Die Erwärmung der über das Rohrsystem 58 rieselnden
Sole erfolgt in der Weise, daß ein durch den Elektromotor 65 angetriebener Hilfsverdichter
61 trocken gesättigten Kältemitteldampf aus dem Verflüssiger 43 ansaugt und ihn
über das Rohr 62 in das Rohrsystem 58 des Soleeindampfers hineindrückt, wo er sich
verflüssigt und über das Rohr 63 und Regelventil 64 in den Verflüssiger 43 zurückgelangt.
Je nachdem, welche Förderleistung am Hilfsverdichter 61 eingestellt wird, kann die
Verflüssigungstemperatur des Kältemittels im Verflüssiger 58 gerade so geregelt
werden, daß die gewünschte Konzentration der Sole erhalten bleibt.
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Das Verfahren ist an kein bestimmtes Verflüssigersystem gebunden.
Man kann sowohl für den wassergekühlten Teil des Verflüssigers als auch für den
Soleeindampferteil Berieselungsapparate oder auch Durchlaufapparate verwenden. Wird
ein Durchlaufapparat für den Soleeindampfer genommen, so wird die Sole in diesem
auf die notwendige Temperatur gebracht und nach Verlassen des Durchlaufapparates
mit der Außenluft in Ver-
Bindung gebracht, indem man die warme
Sole beispielsweise über Raschigringe verteilt. Die Abgabe von Wasserdampf findet
dann außerhalb des Durchlaufapparates statt.