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Verfahren zur Rückgewinnung von Kälte bei der Ausscheidung von Dämpfen aus
Gasen (Luft) durch Kühlung.
Die Trocknung der Luft mittels Kühlung in einem Ammoniakverdampfer ist bekannt, ebenso das Abtauen des beim Ausfrieren des Wassergehaltes der Luft an den Verdampferrohren sieh ansetzenden Reife ? durch abwechselnde Benutzung des Ammoniakverdampfers als Kondensator und umgekehrt.
Dabei wird die Schmelzwärme des abgetauten Reifes und die Schmelzwasserkälte nutzbar gemacht.
Dieser Prozess lässt aber noch die Rückgewinnung derjenigen Kälteinengen vermissen, die der Luft beim KÜhlen zugeführt wurden. Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung soll diese der Luft zugeführte Kälte nahezu restlos wiedergewonnen werden.
Nach dem bisher bekannten Verfahren werden nur die beim Schmelzen des Eises freiwerdende und die im Schmelzwasser enthaltene Kälte, sowie die im Eis enthaltene Kälte zurückgewonnen. Nun könnte man zwar in einem Röhrengegenstromkältetauscher auch die Kälte der entfeuchteten Luft wieder
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stromapparat sehr rasch mit Eis verstopfen wurde.
Nach der Erfindung wird die Kälte der entfeuchteten Luft im Umschaltwechselbetrieb an die Eisenmasse von Kältespeichern abgegeben und nachfolgend von der durchgeleiteten, zu entfeuchtenden Frischluft wieder aufgenommen. Hiezu ist vor und hinter dem Verdampfer der Kältemaschine je ein Kältespeicher angeordnet. Bei dieser Art der weehselweisen Kälteübertragung taut das Eis immer sofort wieder auf, und das Wasser tropft ab, eine Verstopfung durch Eis kann hier nicht eintreten, wie folgende Betrachtung beweist :
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anschliessend daran aber taut die nachfolgende warme Luft das Eis fortlaufend wieder auf. und das Wasser fliesst ab.
Allerdings sättigt sich die nachkommende Frischluft dabei mit Wasserdampf, aber das ist belanglos, denn sie gibt ihren Wassergehalt beim Durchströmen der anschliessenden kalten Schichten des Kältespeichers doch wieder ab.
Der Kältespeieher erwärmt sich solchermassen fortlaufend von oben nach unten, und das Wasser tropft ab und gefriert an der Oberfläche der unteren Blechstreifen. Der Kältespeieher muss jedoch durch die eingeblasene Luft bis zum unteren Ende erwärmt werden, da sieh sonst im unteren Teil im Lauf der Zeit so viel Eis ansammeln wurde, dass sich die engen Zwischenräume zwischen den Blechstreifen
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abgekühlt und entfeuchtet werden, und dies muss daher im Ammoniakverdampfer geschehen.
Die ausgeschiedene Feuchtigkeit bleibt teilweise an den Blechstreifen haften und muss entfernt werden, ehe die getrocknete Luft auf dem RÜckweg- durch den Kältespeicher geleitet wird, um in diesem ihre Kälte abzugeben, da sie sonst wieder Feuchtigkeit aufnehmen würde. Zu diesem Behufe wird jeweils nach dem Erwärmen des Kältespeielhers noch weiter Frischluft durehgeblasen, bis der Kältespeieher trocken ist.
Durch das Kondensieren des Wasserdampfes wird ein grosser Teil (etwa. zwei Fünftel) der in den Kältespeicher't aufgespeicherten Kälte verbraucht, der dann aber auf dem Rückweg der Luft nicht mehr ersetzt wird, weil die entfeuchtete, z. B. auf-10 abgekühlte Lutt nur noch ihre fühlbare Kälte an die Speicher abgeben kann, aber keine Verdampfungskälte des Wassergehaltes mehr. Dieser Teil der Kälte muss von einer Kältemaschine zusätzlich geliefert werden. Dies geschieht in einem Ammoniakverdampfer.
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Die Zeichnung zeigt schematisch zwei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Nach Fig. 1 besteht die zugehörige Einrichtung aus den Röhrenkältetauschern a/b, die abwechselnd als Ammoniakverdampfer und als Ammoniakkondensator b/a wirken, mit den Umschalt- ventilen e'und e" und dem Drosselventil il, den beiden Kältespeiehern e'und e"mit den Umschalt- veutilen/'und/"und den Druckluftzeitschaltern k' und k;. Das von einem Kompressor kommende verdichtete Ammoniakgas tritt abwechselnd bei h' und h" in die abwechselnd als Verdampfer oder Kondensator wirksamen Röhrenkältetauseher ajb oder bja ein.
Im Kondensator verflüssigt sich das Ammoniakgas und strömt dann durch das Drosselventil d in die Rohrschlangen des andern, als Verdampfer wirkenden Teiles über. um oben aus diesem wieder vom Kompressor abgesaugt zu werden.
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ihn und kühlt sich dabei auf z. B.-10 ab, wobei sich der Wasserdampf an den Bleehstreifen niederschlägt und zu Eis gefriert, das nachfolgend aber von der Frischluft wieder aufgetaut wird. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis der Kältespeicher sieh zu etwa drei Viertel seines Inhaltes auf Frischlufttemperatur erwärmt hat. In dieser Periode findet die Entfeuchtung im Kältespeicher statt. Es wird aber nun noch weiter Luft durchgeblasen, um die an den Blechstreifen anhaftende Feuchtigkeit abzutrocknen.
In dieser Naehblaseperiode wird die Luft im Kältespeicher weder entfeuchtet noch abgekühlt. Beides findet in dieser Naehblaseperiode im Verdampfer statt, durch den die Luft mit Leitung ?'geleitet wird. Die trockene kalte Luft zieht dann durch Leitung 2"nach dem Kältespeieher e" ab, um in diesem ihre Kälte abzugeben und ihn dann bei m" zu verlassen.
Nun wird umgeschaltet, und die Luft tritt benzin den kalten Kältespeieher c"ein, kühlt sich in diesem auf z. B.-10 ab, wird durch Leitung J"nach dem Verdampfer bla, der vorher als Kondensator im Betrieb war, abgeleitet und nachgekühlt und von da durch Leitung 4" in den Kältespeicher e', um bei m aus diesem getrocknet entnommen zu werden. Bei k', k" p' und p" wird das der Luft entzogene
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Das im Verdampfer sich bildende Eis wird bei dessen nachfolgender Tätigkeit als Kondensator durch die bei der Ammoniakverflüssigung frei werdende Wärme abgesehmolzen. Das an den Rohren haftende Wasser friert, soweit es nicht abfliesst, sofort fest, wenn der Kondensator anschliessend daran wieder als Verdampfer wirkt, so dass die zu trocknende Luft nicht mehr mit Feuchtigkeit in Berührung kommt.
Die Umschaltung zwischen Verdampfer und Kondensator erfolgt nicht gleichzeitig mit dem
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Kondensators und zum Gefrieren der anhaftenden Feuchtigkeit Zeit bleibt. Verdampfer und Konden- sator enthalten deshalb ebenfalls genügend Eisen in den Rohren als Ausgleichsspeiehermasse.
Mit diesem Verfahren wird die der Luft zugeführte Kälte grösstenteils wieder zurückgewonnen.
Fig. 2 zeigt eine verbesserte Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens. Dabei wird der Verdampfer nicht wie bei der Anordnung nach Fig. 1 vorübergehend als Kondensator verwendet, sondern das Eis, das sieh an den Verdampferrohren ansetzt, wird anstatt durch Umsehaltung auf Kon- densatorbetrieb mittels Sole- oder Chlorkalziumberieselung des Verdampfers beseitigt.
In diesem Falle geht der Ammoniakkälteprozess ununterbrochen vor sich, und der Umsehalt-
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Gases mit dem bereits getrockneten Gas und auf die abwechselnde Berieselung der beiden Hälften des zweiteiligen Ammoniakverdampfers mit Sole oder Lauge.
Die zu entfeuchtende Luft tritt bei a durch das Wechselventil b in den Kältespeieher c'ein, kühlt sich in diesem ab, tritt in die erste Ammoniakverdampferhälfte d'und von da in die zweite Hälfte (l"
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geben hat.
Nach erfolgter vollständiger Erwärmung des Kältespeichers e'und dessen Abtrocknung durch die eingeleitete Frischluft wird umgeschaltet und die zu entfeuchtende Frischluft durch Kältespeicher c" eingeblasen, wobei sie ihren Weg in umgekehrter Richtung durch die Apparatur nimmt und diese bei e'verlässt. Stets muss jedoch solange Frischluft durchgeblasen werden, bis der jeweils die zu entfeuehtende Frischluft zuerst aufnehmende Kältespeicher vollständig erwärmt und abgetrocknet ist, da sonst nach erfolgter Umschaltung die getrocknete Luft wieder Feuchtigkeit aufnehmen würde.
Je mehr sich dabei der von der eingeblasenen Frischluft zuerst bestriehene Kältespeicher erwärmt, desto mehr wird die Kälteleistung des ammoniakverdampfers in Anspruch genommen. Diese Inanspruch- nahme ist am grössten, wenn der vorgeschaltete Kältespeicher vollständig bis auf Aussenlufttemperatur erwärmt ist, aber dann noch kurze Zeit weiter in Betrieb bleiben muss, bis die aufgenommene Feuchtig- keit abgetrocknet ist.
Das Eis wird demnach in dem Kältespeicher e' und e" regelmässig durch die Luftwärme selbst wieder abgeschmolzen, am Verdampfer dagegen würde es haften bleiben und damit den Luftdurchgang verstopfen. Hier erfolgt nun die Beseitigung des Eises durch Berieselung mit Sole oder Lauge, u. zw. abwechselnd dergestalt, dass immer jene Verdampferhälfte berieselt wird, die dem jeweiligen Austritts- kältespeieher am nächsten liegt.
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Die abwechselnde Einsehaltung der Berieselung beider Verdampferhälftell wird durch die Ventile p'und p"besorgt, die gemeinsam mit der selbsttätig durch Druckluftzeitschalter g', < y"betriebenen
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wird dann in einen (nicht dargestellten) Gegenstromwärmetauseher geleitet, in diesem unter Abgabe ihrer Kälte an die regenerierte Sole oder Lauge bis z. B. -I-- 200 oder mehr erwärmt und dann in einen Verdunstungssehacht geleitet, wo mittels eingeblasener Luft die aufgenommene Eiswassermenge aus der Sole oder Lauge durch Verdunstung wieder entfernt wird.
In der kalten Jahreszeit oder bei feuchter Witterung wird die in den Verdunstungsschacht einzublasende Luft durch Fluss- oder Grundwasser oder durch Dampfwärme des Oberflächenkondensators einer Dampfanlage erwärmt.
Hiezu kann auch jede andere Art von minderwertiger Abfallwärme verwendet werden, insbesondere auch die Kompressionswärme der Ammoniakverdichtung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Rückgewinnung von Kälte bei der Ausscheidung von Dämpfen aus Gasen (Luft) durch Kühlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ahkühlung des zu behandelnden Gases im Unischaltwechselbetrieb erfolgt, derart, dass das Gas durch einen Kältespeicher in den Verdampfer einer Kältemaschine eingeführt und durch einen zweiten Kältespeicher wieder herausgeleitet wird, wobei das Frischgas beim Einleiten seine Wärme an die Füllmasse des ersten Kältespeiehers abgibt und im zweiten Speicher wieder Wärme aus diesem aufnimmt, worauf nach der Umschaltung das Gas in umgekehrter Richtung durch die Kältespeieher und den Verdampfer geleitet wird.