NO115999B - - Google Patents

Description

Koldgasskj øleinaskin.

Oppfinnelsen vedrører en koldgasskjølemaskin med et rom med lavere temperatur og et rom med høyere temperatur, hvilke rom står i åpen forbindelse med hverandre over en fryser med en ved normal drift av kjølemaskinen lavere temperatur enn 40° C, fortrinnsvis lavere enn 60° C, en av trådmaterial bestående regenerator og en kjøler. Volumet av hvert rom kan forandres ved hjelp av ett eller flere stempelformige legemer, idet en gass som alltid befinner seg i samme aggregat-tilstand sirkulerer i maskinen i et lukket, termodynamisk kretsløp.

En koldgasskjølemaskin er også kjent under betegnelsen etter det omvendte varmgassmotorprinsipp arbeidende kjøle-maskin. Disse maskiner kan som bekjent være utført på forskjellig måte, f. eks. som fortrengermaskin eller som dobbeltvirkende maskin, eller som maskiner hvis sylindre danner en vinkel med hverandre, eller som maskin hvis arbeidsrom er kombinert med arbeidsrommet i en varmgasstempelmotor. Det er ved disse maskiner mulig i ett skritt

å spenne over en stor temperaturforskjell. Således kan maskinen f. eks. ved ^-80° C eller også ved 200° C ha en kjøleeffekt. Disse temperaturer kan nås i ett skritt fra værelsestemperatur.

Det er kjent at ved varmgasstempel-maskiner i alminnelighet og ved koldgasskjølemaskiner i særdeleshet, danner regeneratoren en vesentlig del av maskinen. I regeneratoren blir den gass som i maskinen utfører et termodynamisk kretsløp ved hver frem- og tilbakegående bevegelse av det stempelformige legeme engang avkjølet

og engang opphetet. Den temperaturforskjell som regeneratoren spenner over kan være meget stor og utgjøre f. eks. 230° C. Det er kjent å forsyne regeneratoren i en koldgasskjølemaskin med en fyllmasse, hvis varmekapasitet pr. ems har en bestemt verdi, som er avhengig av maskinens egen-skaper, for at maskinen ved den ønskede temperatur skal ha en økonomisk forsvar-lig kjøleeffekt.

Oppfinneren er kommet til den erkjen-nelse at foruten varmekapasiteten har også forholdet mellom regeneratorens lengde og trådmaterialets hydrauliske diameter en vesentlig innflytelse på kjøleeffektens stør-relse og kjølemaskinens virkningsgrad, idet det på overraskende måte har vist seg at det er meget ønskelig at dette forhold vel-ges innenfor bestemte grenser. Hvis forholdet ble valgt såvel større som mindre enn disse grenser, så fikk man en for stor synkning av såvel kjølemaskinens effekt som av virkningsgraden.

I henhold til oppfinnelsen er kjøle-maskinen dimensjonert på en sådan måte at for regeneratorens lengde L følgende forhold gjelder:

og L = lengden av regeneratoren mellom den varme og den kolde endeflate målt i cm. d,, = den hydrauliske diameter av regeneratorens trådmateriale i cm.

t = kvotienten av de absolutte temperaturer av kjøleren og fryseren.

<p>.iihUs = maksimaltrykket i syklus i dyn/cm-, n — maskinens omdreiningstall pr. sekund.

x = gassens dynamiske viskositet i poise ved den midlere regeneratortemperatur.

Det er klart at disse størrelser måles ved en under normale driftsforhold arbeidende kjølemaskin. For de ovenfor angitte størrelser er valgt det såkalte c.g.s.-system. Man kan også uttrykke dem i andre syste-mer, det vesentlige er bare at de uttrykkes i koherente enheter.

Med trådmaterialets hydrauliske diameter forståes her kvotienten av det fire-dobbelte av overflaten og av omkretsen av trådens tverrsnitt vinkelrett på dens leng-deretning. Med tråd skal her også forståes et material med et tverrsnitt hvis tykkelse er mindre enn bredden, f. eks. bånd.

Et eksempel på oppfinnelsens utførelse er beskrevet i det følgende under henvis-ning til tegningen.

Figuren viser en koldgasskjølemaskin som er utført som fortrengermaskin. I en sylinder 1 beveger en fortrenger 2 og et stempel 3 seg opp og ned med en nesten konstant faseforskjell. Fortrengeren 3 påvirker da volumet av et rom 4, nemlig rommet med lavere temperatur, mens såvel fortrengeren 2 som stempelet 3 påvirker volumet av et rom 5, som er rommet med høyere temperatur. Disse rom står i åpen forbindelse med hverandre over en fryser 6 med en ved normal drift av maskinen lavere temperatur enn ^-40° C, en regenerator 7 og en kjøler 8. Som følge av den frem-og tilbakegående bevegelse av de stempelformige legemer finner der i rommet 4 hovedsakelig sted en ekspansjon og i rommet 5 hovedsakelig en kompresjon.

Fortrengeren 2 er ved hjelp av et drivstangsystem 9 koblet med en veiv på en veivaksel 10, mens stemplet 3 ved hjelp av et drivstangsystem 11 er koblet med veiver på samme veivaksel 10. Kjølemaskinen dri-ves av en motor 12. Regeneratoren har en høyde L, som er betegnet med 13.

Den ovenfor beskrevne maskin har en kjølertemperatur på 300° K og en fryser-temperatur på 75° K. Maksimaltrykket i syklusen er 35.10" dyn/cm<2> og omdreinings-tallet pr. sekund er 25. Som maskinens ar-beidsmedium anvendes i dette eksempel vannstoff.

Den midlere temperatur av regeneratoren er lik halvparten av summen av kjøler-og frysertemperaturen, i dette tilfelle altså

300 + 75

= 187,5° K. Ved denne temperatur følger for den dynamiske viskositet av vannstoff /■. = 6,5.10-" poise. Da P =

z.n

Eølger P = é-5-^i- 25 = 2,15.10'°. Herav følger: P °,23 = 238.

Da t betegner kjølerens temperatur etter deling med fryserens temperatur, føl-300 L

ger for t, = 4 • Kvotienten — C.P np

75 ah

' fPL C 238 fs~ = C . 238.1,73. Da C er minst 3,5 og høyst 10,5, fortrinnsvis minst

L

4,3 og høyst 8,6, følger at er minst 3,5.238.1,73 = 1440 og høyst 10,5.238.1,73

L

= 4320. Fortrinnsvis er—minst 4,3.238.1,73

= 1770 og høyst 8,6.238.1,73 = 3540.

Hvis den hydrauliske diameter av regeneratorens trådmateriale er 20 mikron eller 2.10-3 cm, så følger av de ovenfor beregnete

L

verdier for—, at L er minst 1440.2.10-3 cm = 2,88 cm, og høyst 4320.2.10-<:>i cm = 8,64 cm. Fortrinnsvis er L minst 1770.2.10-<:>i 3,54 cm og høyst 3540.2.IO-<3> = 7,8 cm.

Hvis istedenfor vannstoff en annen gass skulle sirkulere i et termodynamisk kretsløp i kjølemaskinen, så må man for den dynamiske viskositet sette en annen verdi. Verdien av denne viskositet kan man finne i håndbøkene.

Koldgasskjølemaskin med et rom med lavere temperatur og et rom med høyere temperatur, hvilke rom står i åpen forbindelse med hverandre over en fryser med en ved normal drift av kjølemaskinen lavere temperatur enn 40° C, fortrinnsvis lavere enn -f- 60° C, en av trådmateriale bestående regenerator og en kjøler, hvor volumet av hvert rom kan forandres ved hjelp av ett eller flere stempelformige legemer, og en gass som alltid befinner seg i samme aggre-gattilstand sirkulerer i maskinen i et lukket, termodynamisk kretsløp, karakterisert ved at kjølemaskinen er således dimensjonert at for regeneratorens lengde L følgen-de forhold gjelder:

og L = lengden av regeneratoren mellom den varme og den kolde endeflate målt i cm. d., = den hydrauliske diameter av regene ratorens trådmateriale i cm.

t = kvotienten av de absolutte temperaturer av kjøleren og fryseren.

<p>mak8 = maksimaltrykket i syklus i dyn/cm<2>,

n = maskinens omdreiningstall pr. sekund. /■. — gassens dynamiske viskositet i poise ved den midlere regeneratortemperatur

idet C er minst 3,5 og høyst 10,5, fortrinnsvis minst 4,3 og høyst 8,6.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte til fullstendig fjerning av nitrogen-

oksyder fra avgasser ved hjelp av ammoniakk og samtidig gjenvinning av ammoniumnitrat, idet nitrogenoksydenes oksydasjonsgrad først innstilles ved tilblanding av NO resp. N0-holdige gasser eller av NOg eller N02~ holdige gasser eller ved etteroksydasjon til 50% resp. molforhold mellom N02 og NO til 1, karakterisert ved at deretter behandles denne gassblanding i en gassvaskeinnretning med ammoniakalsk ammoniumnitratoppløsninger, idet deres høyest tillatte ammoniakkinnhold er bestemt ved at det i dampfasen over disse opp- løsninger er et vektsforhold mellom vanndamp og ammoniakk på hvert sted lik eller større enn 2 til 1, og deres minste tillatte innhold av ammoniakk er bestemt ved at det i dampfasene over disse oppløs-ninger er et vektsforhold mellom vanndamp og ammoniakk lik eller mindre enn 100 til 1, og at de således dannede ammoniumnitritholdige ammoniumnitratoppløsninger omsettes med salpetersure ammoniumnitrat-oppløsninger.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ammoniumnitratets konsentrasjon i oppløsningene er så høy at deres dynamiske viskositet er lik eller større enn den dynamiske viskositet av vann ved samme temperatur.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at ammoniumnitratets konsentrasjon i oppløsningene ved driftstemperaturer på 20-30°C holdes mellom 40 og 50 vektprosent.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3»karakterisert ved at gassvaskeinnretningens virkning minst tilsvarer 2, fortrinnsvis 3 eller flere teoretiske vasketrinn.

5. Fremgangsmåte ifølge krav l-4i karakterisert ved at gassvaskeinnretningen er utstyrt med en eller flere . oppløsningsmiddelkretsløp, hvortil den eventuelt nødvendige ammoniakkmengde settes, eventuelt under samtidig eller etterfølgende avkjøling og deres sirkulerende minsteoppløsningsmengder er bestemt ved til-satt mengde ammoniakk og de tillatte ammoniakkinnhold innen grense-betingelsene.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at oppløsningsgjennomløpet gjennom gassvaskeinnretningen dimensjoneres således at utløpet inneholder 0r5 til 5 vektprosent ammoniumnitrit.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at ammoniakk anvendes i slikt overskudd at den som renner ut fra gassvaskeinnretningen ammoniumnitritholdige ammoniumnitratoppløsning inneholder 0,05 til 0,5 vektprosent fri ammoniakk.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at hvert av gassvaskeinnretningens vasketrinn har et eget oppløsningstilløp og oppløsningsutløp, vasketrinnené er altså koplet i gassveiretningen etter hverandre i oppløsningsvei-retningen, imidlertid parallelt.

9» Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at gaés og oppløsning føres i samme retning igjennom gassvaskeinnretningene, og vasketrinnené - uaktet retningen av deres oppløsningskretsløp - er koplet etter hverandre i oppløs-ningsgjennomløpets retning.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at gassen etter å ha gjennomstrømmet halvparten, resp. 2/3 av vasketrinnené etterkorrigeres til en oksydasjonsgrad på50% .

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved at i retning av gassveien er det til hvert ammoniakalske vasketrinn etterkoplet et ytterligere vasketrinn, som drives med svakt salpetersur ammoniumnitratoppløsning.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at utløpet av det etterkoplede salpetersure vasketrinn gjøres alkalisk ved hjelp av ammoniakk og deretter føres til de ammoniakalske vasketrinn.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-12, karakterisert ved at i gassveiretningen er det før og etter det salpetersure vasketrinn anordnetf et ytterligere vasketrinn, idet i gassveiretningens siste vasketrinn drives med vann, dets utløp til-føres under omgåelse av det salpetersure vasketrinn til det andre vasketrinn og dets utløp tilføres nå til de ammoniakalske vasketrinn.

14- Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-13, karakterisert ved at til oppløsningen som renner ut fra gassvaskeinnretningen settes salpetersur ammoniumnitratoppløsning slik at det anvendes minimum 25 kg ammoniumnitratoppløsning pr. kg ammoniumnitrit i oppløsningen fra gassvaskeinnretningen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at ammoniumnitratoppløsningens salpetersyreinnhold er bestemt ved at det etter foretatt omdannelse av ammoniumnitrit til ammoniumnitrat gjenblivende resterende salpetersyreinnhold i den gjenbliende ammoniumnitratoppløsning utgjør ca. 0,5 - 1,5%°6 ikke overskrider 3$.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14-15»karakterisert ved at oppløsningsmiddelblandingen med en gang etter sammenblandingen underkastes en kraftig omrøring eller utsprøytning.

17. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 14-16, karak- terisert ved at oppløsningsblandingen med en gang etter sammenblandingen utblåses med luft eller inerte gasser.

18. Fremgangsmåte ifølge en av kravene 14-17»karakterisert ved at den salpetersure ammoniumnitratoppløsning settes i sirkulasjon og hvis nødvendig avkjøles.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at sirkulasjonen foregår ved hjelp av en eller flere parallelle eller rekkekoplede trykklufthevere.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at det pr. kg ammoniumnitrit i gassvaskeinnretningens utleip anvendes minst 25O kg omleSpsmengde og minst 1 Nm 3 luft.