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Absorptionskältemaschine Absorptionskältemaschinen, bei denen das
Arbeitsmittel aus einer Absorptionslösung heraus in ein zwischen Verdampfer und
Absorber umlaufendes indifferentes Gas hinein verdampft, sind bekannt.
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Das umlaufende Gasgemisch hat, wenn es aus dem Absorber kommt, etwa
die Temperatur des diesen verlassenden Kühlwassers bzw. bei Luftkühlung der durch
den Absorptionsvorgang erwärmten Luft; es ist daher in ziemlich hohem Grade mit
Wasserdampf beladen, der dem Lösungsmittel der Absorptionsflüssigkeit entstammt.
Tritt nun das feuchte Gasgemisch unmittelbar in den Verdampfer über, so muß zunächst
ein Teil der hier vorhandene:i Kälte dazu benutzt werden, den vVasserdampf niederzuschlagen.
Dieser Vorgang bedeutet aber einen Verlust an wertvoller Kälte, weil er sich in
demjenigen TeVle der Maschine abspielt, wo diese Kälte nutzbar gemacht werden soll.
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Man könnte daran denken, diesen Nachteil dadurch zu beheben, daB man
zwischen dem reichen, trockenen Gas, das vom Entgaser kommt, und dem armen, feuchten
Gas, das vom Absorber kommt und eine viel höhere Temperatur hat, einen Wärmeaustausch
vornimmt. Damit würde aber nicht viel erreicht werden. Denn das kalte, trockene
Gas @erfordert wegen seiner geringen Wärmeleitfähigkeit verhältnismäßig sehr große
Wärmeaustauschflächen; dieser Nachteil tritt besonders dann hervor, wenn zwecks
intensiver Kälteerzeugung große Mengen Gasgemisch umgewälzt werden müssen, also
gerade dann, wenn man seiner am nötigsten bedürfte.
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Die Erfindung bietet bei solchen Absorptionsmaschinen, bei denen das
Arbeitsmittel aus einer Absorptionslösung heraus unmittelbar in das beigemischte
indifferente Gas hinein verdampft, einen andere:, weit besseren Weg dar, das aus
dem A,,bsorber kommende warme Gasgemisch vorzukühlen und zu trocknen. Dieser Weg
besteht darin, daß man dieses Gasgemisch vor seinem Eintritt in den Entgaser in
Wärmeaustausch mit der verhältnismäßig kalten, vom Resorber kommenden reichen Absorptionslösung
bringt. Diese Lösung läßt sich nämlich, insbesondere bei Anwendung von Luftkühlung,
stärker abkühlen als das vom Absorber kommende Gasgemisch. Da andererseits die Temperaturen,
bei denen der Wasserdampf nunmehr niedergeschlagen wird, erheblich höher liegen
als die Verdampfertemperatur, so findet die Vorkühlung in thermodynamisch günstigerer
Weise statt, und es wird keine bei tiefer Temperatur geleistete Kälte vergeudet.
Die Erwärmung, welche die reiche Lösung infolge des Wärmeaustausches mit dem Gasgemisch
erfährt, könnte zwar als Nachteil erscheinen; dafür wird aber diese Lösung, eben
weil sie
wärmer geworden ist, um so leichter ,entgast. Die Kälteleistung
des Entgasers ist andererseits natürlich um so größer, je kühler und trockener das
Gasgemisch in ihn eintritt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung durch zwei Ausführungsbeispiele
veranschaulicht. Beiden liegt eine nach dem Resorptionsprinz@p arbeitende Kältemaschine
zugrunde, bei welcher der Umlauf des Gasgemisches durch Absorber und Verdampfer
durch eine Strahldüse erzeugt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. i strömt
in ein zum Absorber 2 führendes Rohr 4, das mit dem Entgasen i durch ein Rohr 3
verbunden ist, durch die Düse i9 der den Umlauf des Gasgemisches veranlassende Düsendampf
ein. Der Düsendampf wird einem mittelbar vom Austrenber 9 gespeisten Gasrohr 18
entnommen. Das in den unteren Teil des Absorbers 2 eintretende, z. B. aus Ammoniak
und Wasserstoff bestehende Gasgemisch steigt . in diesem und einem an dessen oberen
Teil sich anschließenden Aufsatz 5 aufwärts und kehrt dann durch ein Rohr 6 in den
unteren Teil des Entgasers i zurück.
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Die Absorptionsflüssigkeit (beispielsweise eine Lösung von Ammoniak
in Wasser) gelangt durch ein Rohr 7 und ein in diesem liegendes Rückschlaggefäß
8 in den bereits erwähnten, als aufrechte Spirale ausgebildeten Austreiben 9, der
durch einen elektrischen Heizstab i o erwärmt wird. Mittels eines aufsteigenden
Rohres i i wird die Flüssigkeit durch die Wirkung der in ihr enthaltenen Gasblasen
in den Gasabscheideraum 12 gefördert. Dieser ist mit dem bereits erwähnten Rohr
18, das in der Düse i9 endet, durch eine Gasleitung 14 verbunden. Vom Gasabscheider
12 aus wird die verarmte Flüssigkeit durch eine mit dem Rohr 7 einen Temperaturwechsler
bildende Leitung 13 dem Absorber 2 wieder zugeführt.
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Die zur Beschickung des Entgasers erforderliche reiche Absorptionslösung
strömt aus dem Resorber 17 dem Entgasen i durch eine U-förmig gekrümmte Leitung
2o zu, die zunächst mit der die verarmte Lösung zum Resorber 17 zurückführenden
Leitung 16 einen Temperaturwechsler bildet, dann in Form einer Kühlschlange 21 durch
den Aufsatz 5 des Absorbers hindurchgeführt ist und schließlich in eine in den oberen
Teil des Entgasers i mündende Leitung 22 übergeht. Die Flüssigkeitsförderung wird
dabei in einem aufsteigenden Teil der Leitung 16 dadurch bewirkt, daß .aus dem Gasabscheideraum
12 auf dem Wege zum Resorber 17 befindliches Gas über einen-lediglich zur Erleichterung
derInbetriebnahme derMaschi.nebestimmten-Behälter 15 in die Leitung 16 eingeleitet
wird.
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Zwischen dem Resorber i7. und dem Entgaser i ist noch eine Entlüftungsvorrichtung
23,24. vorgesehen, welche bewirkt, daß im Resorber 17 etwa nicht absorbiertes Gas
in den Gasgemischumlauf zurückgelangen kann.
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Durch die in der Kühlschlange 21 aufsteigende reiche Absorptionslösung
wird das den Aufsatz 5 des Absorbers 2 von unten nach oben durchströmende Gasgemisch
vorgekühlt und getrocknet, so daß es in nahezu wasserfreiem Zustande in den Entgaser
i gelangt. Auf diese Weise werden die im Entgasen. sonst durch Kondensation von
Wasserdampf entstehenden Verluste an Kälteleistung vermieden.
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Das im. Absorberaufsatz 5 ausgeschiedene wäßrige Kondensat gelangt
in den Absorber 2 zurück. Auch etwaige im Entgasen i sich ansammelnde überschüssige
Flüssigkeitsmengen, die durch das Rohr 6 in den Aufsatz 5 übertreten, werden auf
demselben Wege dem Absorber 2 wieder zugeführt. -Das durch Abb. 2 erläuterte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen durch eine andersartige Anordnung
und Ausbildung der den Wärmeaustausch zwischen Gasgemisch und Absorptionslösung
vermittelnden Gefäße. Das zwischen Entgäser z . und Absorber 2 umlaufende Gasgemisch
gelangt hier aus dem Absorber durch ein nach oben gekrümmtes Rohr 25 in den oberen
Teil eines mit Tellern versehenen Gefäßes 26, dessen unterer Teil durch ein Gasrohr
28 mit dem unteren Teil des Entgasers i verbunden ist. Das Gefäß 26 ist von einem
Behälter 29 umgeben, welcher von der dem Entgasen mittels der Rohre 2o und 22 zugeführten
reichen Absorptionslösung durchflossen wird. Die Gasleitungen 28 und 4 sind in der
aus Abb. 2 ersichtlichen Weise durch ein einen Flüssigkeitsverschluß bildendes Rohr
30 miteinander verbunden. Das Rohr 30 dient dazu, im Gefäß 26 sowie
im Entgasen sich ansammelnde überschüssige Flüssigkeitsmengen selbsttätig in den
Absorber zurückzuführen. Die nicht besonders erwähnten, mit gleichen Bezugszeichen
wie in Abb. i versehenen Teile der Abb.2 haben dieselbe Bedeutung wie beim ersten
Ausführungsbeispiel.
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Die Wirkung der zuletzt beschriebenen Vorrichtung unterscheidet sich
von derjenigen des ersten Ausführungsbeispieles in erster Linie dadurch, daß der
Wärmeaustausch zwischen der reichen Absorptionslösung und dem Gasgemisch im Gegenstrom
-erfolgt. Das in das Gefäß 26 von oben her eintretende Gasgemisch wird nämlich durch
die den Behälter 29 von unten nach oben durchstr& mende Absorptionslösung abgekühlt
und dabei von seinem Wasserdampfgehalt befreit. Die in dem Gefäß 26 an den Tellern'27
niedergeschlagene Flüssigkeit gelangt in den
unteren Teil des Entgasers
i bzw. durch die Rohre 30 und 4 in den Absorber 2.
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Die Dampftrocknung kann besonders weit getrieben werden, wenn, wie
es bei: beiden vorstehend beschriebenen Ausfwhrungsbeispielen der Fall ist, vor
dem Wärmeaustausch zwischen der vom Resorber kommenden reichen Lösung und dem Gasgemisch
auch noch ein Wärmeaustausch zwischen der reichen Lösung und der sehr kalten vom
Entgaser zurückkehrenden armen Lösung stattfindet.
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Bei Stillstand der Kältemaschine kann es vorkommen, daß etwas Absorptionslösung
aus dem Resorber 17 in das Absorbersystem übertritt und -darin verbleibt. Dadurch
verringert si-h zeitweilig die Flüssigkeitsmenge im Resorber, und es dauert verhältnismäßig
lange, bis die fehlende Lösung aus dem Absorbersystem in den Resorber zurückkehrt.
Um diese Zeit zu verkürzen, kann man die infolge des Wärmeaustausches mit der reichen
Absorptionslösung aus dem Gasgemisch ausgeschiedene Flüssigkeit anstatt sie unmittelbar
ins Absorbersystem zurückzuführen, zunächst in den unteren Teil des Entgasers i
einleiten. Durch einen unten im Entgaser, etwa in der Höhe des gezeichneten Flüssigkeitsspiegels,
angc#c;rdrieten überlauf ist dann dafür zu sorgen, daß überschüssige Flüssigkeit
ins Absörbersystem zurückfließen kann. E.in Rückfluß ins Absorbersystem erfolgt
nun erst dann, wenn sich das Resorbersystem genügend gefüllt hat. Ebensogut aber
kann man, wenn der erwähnte Mangel sich nicht geltend macht, die ganze Flüssigkeitsmenge
in der oben angegebenen Weise von vornherein dem Absorber 2 wieder zuführen.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß zur Herbeiführung des Gasgemischumlaufes
nicht notwendigerweise gasförmiges Arbeitsmittel in die Gasumlaufleitung eingeleitet
zu werden braucht. Hierzu ist natürlich auch jedes andere geeignete Mittel anwendbar.
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Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen durchläuft die Absorptionslösung
den Entgaser von oben nach unten, -während das Gasgemisch von unten nach oben, also
im Gegenstrom zur Absorptionslösung, durch ihn hindurchgeführt wird. Die Erfindung
ist indessen auch in solchen Fällen anwendbar, wo die Absorptionslösung und das
Gasgemisch den Entgaser gemeinsam von oben nach unten durchlaufen. In diesem Falle
istes zweckmäßig, die aus dem umlaufenden Gasgemisch niedergeschlagene Flüssigkeit
nicht durch den Entgaser hindurchlaufen zu lassen, sondern sie unter Umgehung des
Entgasers in das Resorbersystem zurückzuleiten, falls man es nicht aus dem oben
angegebenen Grunde vorzieht, sie dem Absorbersystem wieder zuzuführen.