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Verfahren zum Umwälzen von Gasen in Absorptionskälteapparaten Die
Erfindung bezieht sich auf Absorptionskälteapparate, die mit einem druckausgleichenden
Hilfsgas arbeiten, das durch den Absorber und Verdampfer des Apparates umläuft.
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Die Erfindung bezweckt, den Umlauf des druckausgleichenden Gases zu
verbessern und insbesondere durch sinngemäßen Wärmeaustausch im Umlaufsystem des
Gases ohne Zuführung zusätzlicher Wärmemengen, außer der aus dem Absorptionsvorgang
im Absorber dem Gas zugeführten Wärme, einen Gegenstrom der Gase im Verdampfer und
Absorber gegenüber den durch diese Gefäße tretenden Flüssigkeiten zu erzielen.
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Die Erfindung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch das Verfahren,
das im Absorber von Kältemitteldämpfen befreite Gas und beim Absorptionsvorgang
etwas erwärmte Gas zunächst zu einem Punkte zu führen, der oberhalb des Verdampfers
liegt, es dann in einem abwärts gerichteten Schenkel des Umlaufssvstems durch einen
aufwärts steigenden Strom von kaltem, aus dem Verdampfer kommendem Gasgemisch zu
kühlen und es endlich in den unteren Verdampferteil eintreten zu lassen, so daß
es im Verdampfer nach oben in Gegenstrom zu dem herabrieselnden flüssigen Kältemittel
tritt.
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Die Erfindung besteht ferner in einem zur Durchführung des obengenannten
Verfahrens besonders geeigneten Temperaturwechsler für die genannten Gase, der vorteilhaft
in senkrechter Lage zwischen dem Absorber und dem zweckmäßig etwas oberhalb des
Absorbers belegenen Verdampfer des Apparates angeordnet ist, in dem kaltes, vom
oberen Teil des Verdampfers kommendes, zum unteren Teil des Absorbers strömendes
Gasgemisch in Aufwärtsströmung vom oberen Teil des Absorbers zum unteren Teil des
Verdampfers strömendes druckausgleichendes Gas in Abwärtsströmung kühlt.
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Zweckmäßig wird dabei noch das kalte, vom Verdampfer kommende Gasgemisch
dazu verwandt, in einem abwärts gerichteten Teil seines Umlaufssystems das vom Verflü
ssiger kommende flüssige Kältemittel zu unterkühlen.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegende Abbildung
beschrieben werden, bei deren Erläuterung sich weitere kennzeichnende Merkmale der
Erfindung ergeben werden.
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Es sei angenommen, daß der Apparat mit Ammoniak als Kältemittel, Wasser
als Absorptionsmittel und Wasserstoff als druckausgleichendem Gas betrieben wird.
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In der Abbildung ist der Kocher des Apparates mit i bezeichnet. Der
Kocher ist mit einem Schornstein 2 versehen und wird von einem Gasbrenner oder einer
elektrischen
Heizpatrone beheizt. Die im Kocher durch die Beheizung
entwickelten Dämpfe werden zu einem Abscheider .4 für die Dämpfe des Absorptionsmittels
geführt. Der Abscheider .4 ist in . bekannter Weise mit einem äußeren Kühlmantel
5 versehen, der von bereits verflüssigtem Kältemittel gekühlt wird. Vom Abscheider
4. werden die getrockneten Dämpfe über eine Leitung 6 zu einem Kondensator 7, 8
geführt, und das im Kondensatorteil 7 verflüssigte Kältemittel tritt über den äußeren
"#£bscheidermantel5, Kondensatorteil 8 und Leitung g in bekannter Weise zum Verdampfer
io.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verdampfer ro etwas höher
als der Absorber i i angeordnet; beide Gefäße sind in üblicher Weise mit Verteilungsplatten
12 versehen und enthalten das druckausgleichende Gas, in das hinein das flüssige
Kältemittel diffundiert. Die im Betriebe des Apparates das im Absorber gereinigte
Hilfsgas vom Absortier zum Verdampfer führende Leitung 13 ist zunächst nach oben,
und zwar über die höchste Stelle des Verdampfers, hinaufgeführt, wie in der Abbildung
an dem Bezugswichen 14 gezeigt, um dadurch beim Anlassen des Apparates eine statische
Gassäule zu erhalten. Dann ist die Leitung abwärts -geführt, so daß sie einen abwärts
gerichteten Schenkel 15 bildet, bis sie in das untere Ende des Verdampfers: io eintritt:
Die Leitung 16, die das im Verdampfer entstandene Gasgemisch vom Verdampfer zum
Absorber führt, tritt aus denn oberen Teil des Verdampfers aus und ist zunächst
nach unten als ein abwärts gerichteter Schenkel 17 und dann nach oben als
aufwärts gerichteter Schenkel 18 geführt, der einen Temperaturwechsler mit dem abwärts
gerichteten Schenkel 15 bildet. Hinter diesem Temperaturwechsler ist die Leitung
wieder nach unten als abwärts gerichtete Leitung 17 zum unteren Teil des Absorbers
i z geführt. Falls erwünscht, kann die Leitung 17 auch, wie dargestellt,
in Wärmeaustausch mit der Leitung 9 gebracht werden, um das flüssige Kältemittel
vor dessen Eintritt in den Verdampfer zu unterkühlen. Auch die Leitungen i g und
13 können in gegenseitigen Wärmeaustausch gebracht werden.
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Um überschüssige Flüssigkeitsmengen vom Verdampfer abzuführen, ist
am Verdampfer eine Entwässerungsleitung 2o vorgesehen, die mit dem Flüssigkeitsraum
des Absorbers verbunden ist. In dieser Leitung ist bei 21 ein Flüssigkeitsschloß
vorgesehen. Zweckmäßig wird auch der untersteTeil der Schleife der Leitung 13 mit
einer Entwässerungsleitung 22 versehen, die beispielsweise nach dem Flüssigkeitsschloß
21 entwässert. Der Absorber i r ist mit dem Kocher i durch eine Leitung 23, einen
Temperaturwechsler 2.4 und eine Thermosiphonpumpe 3 für die reiche Lösung verbunden.
Die arme Lösung wird vom Köcher durch eine Leitung 25 in bekannter Weise zum Absorber
zurückgeführt.
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Vor dem Anlassen des Apparates sind Verdampfer i o, Absorber i i und
die Leitungen 13, 14 sowie 16, 17, 18 und i g von Hilfsgas erfüllt. Beim
Beheizen des Apparates werden Kältemitteldämpfe aus der im Kocher befindlichen Lösung
ausgetrieben und im Kondensator 7, 8 verflüssigt. Das flüssige Kältemittel tritt
in den Verdampfer io, wo es in das Hilfsgas hineindiffundiert. Das sich bildende
Gasgemisch, das bei der oben genannten Wahl der Stoffe schwerer ist als das reine
Hilfsgas, kann aber nicht aus dem unteren Verdampferteil durch die Leitung 15 austreten,
da die in dem Leitungsteil 14 stehende leichtere Hilfsgassäule dies verhindert.
Das Gasgemisch tritt daher aus dem Verdampfer oben durch die Leitung z6, den abwärts
gerichteten Schenkel r;, Temperaturwechsler 18 und Leitung ig zum Absorber. Im Temperaturwechsler
18 kühlt das kalte Gasgemisch das im Leitungsteil 15 enthaltene arme Gas,
das dadurch schwerer wird und zum Verdampfer hinabströmt. Die durch diese Anordnung
und diese Vorgänge auftretende Zirkulatiönskraft reicht aus, im Absorber und Verdampfer
Gegenstrom der gasförmigen Mittel gegenüber den flüssigen Mitteln zu erhalten.
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Das aus der Leitung 19 in den Absorber unten eintretende Gasgemisch
wird dort durch vom Kocher über die Leitung 25 kommende arme Lösung ausgewaschen,
d. h. das Ammoniak wird im Wasser gelöst und der gereinigte, bei der Absorption
des Ammoniaks im Wasser etwas erwärmte Wasserstoff steigt im Absorber und in der
Leitung 13 bis zum Knie 14 aufwärts. In dem hinter dem Knie 14 abwärts gerichteten
Leitungsteil 15 wird der gereinigte Wasserstoff, wie oben erwähnt, von der kalten,
vom Verdampfer kommenden Gasmischung gekühlt, also schwerer gemacht, so daß er eine
abwärts gerichtete Tendenz erhält.
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Die dargestellten Entwässerungsleitungen 2o, 21 und 22 können auch;
falls erwünscht, beispielsweise in einer Rohrschlange um den Absorber herumgeführt
werden, um so durch Verdampfung etwaiger überschüssiger Kälteniittelmengen dem Absorber
Absorptionswärme zu entziehen.
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Die Erfindung ist für einen Apparat beschrieben, der mit einem druckausgleichenden
Gas arbeitet, das spezifisch leichter als die 1sältemitteldämpfe ist. Bei Verwendung
eines
Gases von schwererem oder gleichem spezifischem Gewicht mit
den Kältemitteldämpfen werden die sinngemäßen Änderungen in der Höhenlage der Gefäße
untereinander sowie in der Führung der Leitungen ausgeführt.