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WYDZIAŁY POLITECHNICZNE KRAKÓW

BIBLIOTEKA GŁÓWNA

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Druk. U. J. Zam. 356. 10.000.

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25 exempta re ЯЖ 33.75; 50 (Sgemplare ЯЖ 63 —

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—    II: Zweiter Teil: Englisch-Deutsch...........

—    V: Dritter Teil: Deutsch-Französisch.........

—    VI: Vierter Teil: Französisch-Deutsdi . m........

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Nr. 589

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Nr. 178

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II.    Die Eisenbahnwagen und Bremsen. Neu bearbeitet von Ad. Wolff. Mit 85 Abbild

Nr. 582

Nr. 499

Nr. 1020

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Die Kältemaschinen und ihre thermodynamischen Grundlagen

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Dr.-Ing. Martin Krause in Berlin

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Walter de Gruyter & Co.

vormals G.J.Göschen’sche Verlagshandlung • J.Guttentag, Verlagsbuchhandlung • Georg Reimer « Karl J.Trübner . Veit & Comp.

Berlin 1 9 32 Leipzig

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Alle Rechte, insbesondere das Übersetzungsrecht, von der Verlagshandlung Vorbehalten.

Archiv-Nr. 111058.

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Druck von Walter de Gruyter & Co., Berlin W 10.

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Inhaltsverzeichnis.

Seite

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Literaturverzeichnis...............................................

I.    Wissenschaftliche Grundlagen.....................

Bezeichnungen ...........................................

Erster Hauptsatz ........................................

Carnotscher Kreisprozeß................*...................

Zweiter Hauptsatz .......................................

io

Lorenz-Prozeß..........................................

16

Berechnung der Kompressoren ............................

Wärmediagramme ........................................

24

II.    Kältemaschinen (Kompressionsmaschinen)...........

25

A.    Ideal- und Vergleichsprozesse (Verlustfreie Maschinen)

1.    Kaltluftmaschinen .................................

28

2.    Kaltdampfmaschinen (Kompressionsmaschinen)

28

a)    Einstufige Maschinen ............................

35

. \ Nasser Betrieb.................................

40

I Überhitzter Betrieb ............................

Überfüllte Maschine............................

42

43

Bemessung der Maschinen ......................

43

b)    Zweistufige Maschinen...........................

48

Zweistufige Drosselung .........................

50

Plank-Prozeß..................................

55

FÊ Voorhees-Prozeß mit einstufiger Verdampfung ....

55

c)    Verkettete Maschinen............................

58

3.    Wasserdampf-Maschinen............................

58

B.    Ausführung der Kompressionsmaschinen.................

1.    Kältemittel........................................

61

2.    Bauformen normaler Maschinen ....................

91

98

3.    Maschinen kleinster Leistung........................

100

4.    Wärmeschutz (Isolierung)...........................

100

C.    Prüfung und Beurteilung von Kältemaschinen............

102

1.    Prüfung...........................................

2.    Beurteilung .......................................

103

III.    Absorptionsmaschinen ..............................

1.    Maschinen mit Lösungsumlauf (mit gleichbleibendem Betrieb) 105

2.    Maschinen ohne Lösungsumlauf mit wechselndem Betrieb ..    116

119

IV.    Adsorptionsmaschinen ..........

119

V.    Kälteverwendung ................

120

123

Eiserzeugung.........................

Abscheiden von Kristallen ............

123

Erstarren von Fetten und Schokolade ..

124

132

Kühlung von Luft....................

133

Kühlung von Flüssigkeiten ............

Gefrieren von Eisbahnen und Schächten

134

VI.    Zahlentafeln ......................

139

VII. Namen- und Sachregister ......

Lite raturverzeich nis.

Bücher:

M. Hirsch, Die Kältemaschine, Berlin.

Merkel-Bosnjakovic, Diagramme und Tabellen zur Berechnung von Absorptionskältemaschinen, Berlin.

H. Lorenz und Heinel, Neuere Kühlmaschinen, München.

P. Pstertag, Kälteprozesse, Berlin.

Georg Gehlhoff, Lehrbuch der technischen Physik (Beitrag E. Altenkirch), Leipzig.

R. Plank, Haushaltkältemaschinen, Berlin.

Derselbe, Amerikanische Kältetechnik, Berlin.

R. Stetefeld, Die Eis- und Kältemaschinen, Stuttgart.

Derselbe, Deutsche Kühltechnik im Haushalt, Stuttgart.

J. S. Cammerer, Wärme- und Kälteschutz in der Industrie, Berlin.

P. Scholl, Die Technik des Kühlschrankes, Berlin.

W. Pohlmann, Taschenbuch für Kältetechniker, Hamburg.

Regeln für Leistungsversuche an Kältemaschinen und Kühlanlagen, Berlin.

Regeln für die Prüfung von Wärme- und Kälteschutz-Anlagen, Berlin.

Berichte über den 4. Internationalen Kältekongreß in London 1924, London. Desgleichen über den 5. Kongreß in Rom 1928, Rom.

Zeitschriften:

Zeitschrift für die gesamte Kälte-Industrie, Berlin; (abgekürzt Z.g. K.).

Die Kälte-Industrie, Hamburg.

Beihefte der Zeitschrift für die gesamte Kälte-Industrie. Refrigerating Engineering, New-York.

Ice and Refrigeration, Chicago.

Ice and Cold Storage, London.

La Revue Générale du Froid et des Industries Frigorifiques, Paris.

Bulletin International de Renseignement Frigorifique, Paris.

I. Wissenschaftliche Grundlagen.

Bezeichnungen:

Es bedeuten:

P Druck in kg/m²,

V    „    » kg/cm²,

L Arbeit in mkg (geleistet von G kg), l Arbeit in mkg/kg (geleistet von 1 kg), Q Wärmemenge bezogen auf G kg, bezogen auf 1 kg,

V    Volumen in m³ (von G kg),

V    spez. Volumen in m³/kg.

Erster Hauptsatz:¹)

Wärme und Arbeit sind gleichwertig (äquivalent).

dabei bedeuten:

Q die in Arbeit umgewandelte Wärme in kcal (Kilokalorien),

1 kcal

427 mkg ’

A das mechanische Wärmeäquivalent

L die geleistete Arbeit in mkg.

Insbesondere sind 1 kWh = 860 kcal,

1 PSh = 632 kcal.

Wärmegleichung (Bilanz) für eine Zustandsänderung:

Q = U₂ — U₁ + AL; q = u₂ — ux + Al.

Die Zunahme der inneren Energie eines vollkommenen Gases ist gleich U₂ — Ux = Gcv(t₂ — źx). Diejenige eines nassen Dampfes U₂ — Ьг = G (u₂ — Ц + x₂q₂ — a^x), wobei u' die innere Energie der siedenden Flüssigkeiten bei den betreffenden Verdampfungstemperaturen, x der Gehalt

an trockenem Dampf im Dampfflüssigkeitsgemisch und о die

t

Yerdampfungswärme bedeuten, u' ist / c dt der Flüssigkeit.

о

Führt ein arbeitender Körper einen Kreisprozeß aus, und werden Q₀ kcal bei höherer Temperatur zu- und Q kcal bei tieferer Temperatur abgeführt, so ist ^    Qo — Q + AL,

wobei L die"während des Kreisprozesses geleistete Arbeit in mkg ist. Der thermische Wirkungsgrad des Prozesses ist:

AL __ Q₀~Q

Qo

Qo ¹ Qo '

Wird dagegen Q₀ bei tieferer Temperatur zugeführt und Q bei höherer Temperatur abgeführt, so handelt es sich um einen Kältemaschinenprozeß, und es muß Arbeit auf gewendet werden; also

Qo == Q — AL.

Hier kann von einem thermischen Wirkungsgrade nicht mehr gesprochen werden. Da Q₀ irgendeinem Körper, z. B. einem Solebade, entnommen wird, Q an einen anderen, z. B. Kühlwasser, abgegeben wird, so wird Wärme von einem kälteren auf einen wärmeren übertragen.

s —    heißt Leistungszahl,

AL

Qo

C    Aufwandszahl.

Carnotscher Kreisprozeß.

Ш Er hat zur Voraussetzung das Vorhandensein eines Heiz-sowie eines Kühlkörpers von unendlicher Kapazität, denen man also Wärme entnehmen bzw. zuführen kann, ohne dadurch die Temperatur zu ändern.

Das Gas führt hintereinander 4 Zustandsänderungen aus, die sich zu einem Kreisprozeß zusammenschließen:

Carnotscher Kreisprozeß.

a)    Isothermische Ausdehnung 1—2 bei der Temperatur des Heizkörpers T₀ (°K, absolute Temperatur),

b)    adiabatische Ausdehnung 2—3,

c)    isothermische Verdichtung 3—4 bei der Temperatur T des Kühlkörpers,

d)    adiabatische Verdichtung 4—1.

Es bedeuten:

G das Gewicht des arbeitenden Gases in kg,

R seine Gaskonstante in mkg/kg°K, vv % % г>₄ die den Zustandspunkten entsprechenden spez. Volumen,

ln den natürlichen Logarithmus.

Der thermische Wirkungsgrad des Carnotschen Prozesses ist:

T₀-T

rjc =

Hieraus folgt

To '

Qo_ ₌Q_

T₀ T *

Der Wirkungsgrad des Carnotschen Kreis- p Prozesses ist also un* abhängig von der Natur des arbeitenden Stoffes. Er ist um so größer, je höher die Temperatur des Heizkörpers, je tiefer die Temperatur des Kühlkörpers ist.

Läßt man den Kreisprozeß in umgekehrter Richtung laufen (Abb. 2)1—2—3—4,

Qo

Abb. 1. Carnot-Prozeß einer Kraftmaschine.

so muß die Temperatur des Heizkörpers niedriger sein als die des Kühlkörpers. Es wird also dem kälteren Körper Wärme entzogen und auf den wärmeren übertragen. Der Betrag der aufzuwendenden Arbeit ist

Q— Q₀ = AGR (Tin —T₀ln-³W AGR ln Щ (T— T₀). \ ^1 ^2 / ^2

Abb. 2. Carnot-Prozeß einer Kältemaschine.

Die Kälteleistung, d. h. die dem kalten Körper entzogene Wärmemenge ist Q₀ = AGR T₀ ln — demnach ist die Leistungs-

zahl e =    Qo

T

⁰    = und die Aufwands-

AL Q-Q₀ T-T₀

Q-Qo T-T₀ T

AL

zahl С = -7Г-

1. Diese Auf-

Qo    Qo    To T₀

wandszahl ist stets größer als Null, da

T > T₀,    d. h. :

Es ist nicht möglich, ohne Aufwand von Energie

Wärme von einem kalten auf einen warmen Körper zu übertragen. (Zweiter Hauptsatz.)

Dieser Energieaufwand wird um so größer, je größer T und je kleiner T₀ ist, d. h. je kälter der zu kühlende Körper und je wärmer der Kühlkörper (Kühlwasser) ist.

Lorenz-Prozeß.

Sind Heiz- und Kühlkörper von endlicher Kapazität, so sind umkehrbare isothermische Vorgänge nicht mehr möglich. Vielmehr sind nach H. Lorenz die isothermische Ausdehnung und isothermische Verdichtung durch polytropische Zustandsänderungen zu ersetzen, bei der das arbeitende Mittel stets die gleiche Temperatur hat wie der Heiz- bzw. der Kühlkörper, deren Temperaturen im Verlaufe der Zustandsänderungen ab- bzw. zunehmen. Sind T₀' und T₀" Anfangs- und Endtemperaturen des Heizkörpers, T und T" Anfangs- und Endtemperaturen des Kühlkörpers, so ist der thermische Wirkungsgrad des Lorenzprozesses einer Kraftmaschine genügend genau

T' -p T"

= 1 — m г v~m ,, also gleich einem Carnotschen, bei

dem die Temperatur des Heizkörpers gleich dem arithmetischen Mittel der Anfangs- und Endtemperaturen des wirklichen Heizkörpers und ebenso die Temperatur des Kühlkörpers gleich dem arithmetischen Mittel der Temperaturen des wirklichen Kühlkörpers sind.

Entsprechend ist die Aufwandszahl bei einem nach Lorenz geführten Kälteprozeß:

Г + T"

7У + 2У'

Der Lorenzprozeß ist den wirklichen Vorgängen besser angepaßt als der Carnotsche.

Berechnung der Kompressoren.

Ein Kompressor saugt 1 kg eines Gases oder trockenen Dampfes vom Druck P₀ an, verdichtet auf Рг und schiebt das Verdichtete aus dem Zylinder hinaus. Erfolgt die Kompression polytropisch mit dem Exponenten m, so ist der indizierte Arbeistverbrauch bei der verlustfreien Maschine

m-i

1 j mkg/kg.

Für G kg ist der Verbrauch

p"p4© ’

Werden stündlich G kg verdichtet, so ist der Leistungsverbrauch

Ni ps

«"«i

_1 _JL_PQ

J3600.75

bzw.

m п тг ГI P " Naw~ m —iP°V» UpJ

kW.

\ 3600 • 102

Erfolgt die Verdichtung adiabatisch, so ist m — x= —.

cv

Für Gase ist in diesem Fall auch AL = Gcv (t₂ — ^), wenn tx die Temperatur vor, t₂ diejenige nach der Verdichtung ist. x ist für zweiatomige ideale Gase gleich 1,4 und nimmt im allgemeinen mit wechselnder Atomzahl ab bis zu rund 1,1 für die in Kälte-Turbokompressoren verwendeten Chlorkohlenwasserstoffe. Angenähert kann man x setzen bei NH₃ gleich 1,28, bei S0₂ gleich 1,26, für C0₂ gleich 1,3, für Wasserdampf gleich 1,3; streng konstant ist der Exponent der Adiabate für Dämpfe aber nicht. Daher ist es nicht nur bequemer, sondern auch genauer, den Arbeitsverbrauch aus den Wärmediagrammen, besonders dem P — г-Diagramm, zu entnehmen (vgl. S. 22).

5/

Po----

■>

Abb. 3. Betriebs-Diagramm eines Kompressors.

Die Wärmemenge, die während der Verdichtung abzuführen ist, ist

Q = - ₁

Beim ausgeführten Kompressor (Abb. 3) bleibt nach dem Ausschieben des Verdichteten noch ein Teil in dem schädlichen Baum s₀ zurück, der beim Rückgang des Kolbens sich erst unter den Ansaugedruck P₀ ausdehnt, ehe sich das Säugventil öffnet. Ferner wird das Gas bzw. der Dampf bei Durchströmen des Säugventils und der Leitungen gedrosselt, so daß sein Volumen vergrößert wird. Infolgedessen muß der vom Kompressorkolben durchstrichene Raum größer sein als das anzusaugende Volumen. Ist P₀ der Druck des Gases vor Eintritt in die Saugleitung und zieht man in dieser Höhe

Qo

eine Waagrechte durch das Diagramm, so schneidet diese zwischen der Rückexpansionskurve und der Kompressionslinie das Stück % ab. Das Verhältnis s₁ zum Hub s heißt „volumetrischer Wirkungsgrad“. Er läßt die Minderförderung des Kompressors durch Undichtigkeiten des Kolbens sowie durch Erwärmen des angesaugten Gases im Zylinder und der Rohrleitung nicht erkennen und ist daher mit dem Lieferungsgrad A, der diese Verluste einschließt, nicht identisch. Der

Lieferungsgrad ist definiert als A

wobei Q₀ die gemes-

Qoth

sene Kälteleistung und Qoth die Kälteleistung der verlustlosen Maschine ist, deren Kompressor das gleiche Hubvolumen hat, wie der ausgeführte. Im allgemeinen nimmt A mit wachsendem Druckverhältnis ab. Der indizierte Leistungsverbrauch des wirklichen Kompressors ist wegen der Drosselung und der Wandungseinflüsse stets größer als derjenige des verlustfreien bei adiabatischer Verdichtung, auch dann, wenn ein Teil der Kompressionswärme durch Wasserkühlung des Zylinders abgeführt wird. Das Maß der Vergrößerung hängt von der Güte der Ausführung ab.

Der indizierte Wirkungsgrad einer ausgeführten Kältemaschine ist definiert als

V<=eth’

wobei e die gemessene Leistungszahl, eth diejenige der verlustfreien Maschine ist. Statt e kann auch К, die Kälteleistung

Kth

. Dereffek-

je PSh oder KWh gesetzt werden; also rj. =

tive Leistungsverbrauch schließt die Reibungsarbeit ein, und AT-

zwar ist Ne == —-, wobei r\m der mechanische Wirkungsgradist. Vm

Für die Bestimmung des Leistungsverbrauches eines Kalt-dampfkompressors sowie zur Beurteilung der Kälteprozesse

überhaupt bedient man sich mit größtem Vorteil der Wärmediagramme (s — T- oder s — i- oder P—г-Diagramm), die für die verschiedenen Kältemittel aufgezeichnet worden sind. Man benützt dabei den Begriff der „Enthalpie“, des „Wärmeinhaltes (richtiger Erzeugungswärme) bei konstantem Druck“. Diese Funktion ist definiert durch die Gleichung

i = и + APv,

worin bedeuten:

и die innere Energie des Dampfes = ct₉ + q + cv(t — ts)y

c die spezifische Wärme der Flüssigkeit,

t₈ die Verdampfungstemperatur,

q die innere Verdampfungswärme,

cv die spez. Wärme des Dampfes bei konstantem Volumen,

t die Temperatur des Dampfes,

1 kcal 427 mkg ’

A das mechanische Wärmeäquivalent =

P den Druck des Dampfes in kg/m²,

V das spezifische Volumen in m³/kg.

Die Enthalpie hat folgende Eigenschaften:

1. Bei einer Zustandsänderung bei konstantem Druck ist die Änderung der Enthalpie gleich der zugeführten oder abgeführten Wärme, denn es ist

2

allgemein bei Wärmezuführung q~u₂— u± + f Pdv, also

i

bei konstantem Druck q = u₂ — ux + Pv₂ — Pv₁ =i₂ — iv

2.    Bei einer Drosselung bleibt die Enthalpie konstant, denn vor der Drosselstelle hat der Stoff die innere Energie иг, ferner wird auf ihn die Verschiebearbeit AP₁v1 geleistet. Hinter der Drosselstelle hat er die innere Energie u₂ und leistet die Verschiebearbeit ÄP₂v₂. 'Da der Vorgang adiabatisch ist, ist ux + APX v₁=u₂-\- AP₂ v2l also = i₂.

3.    Wird in einem Kompressor Dampf adiabatisch verdichtet, so ist die Differenz der Wärme-

inhalte nach und vor der Verdichtung gleich dem Wärmewert der auf dem Kompressor geleisteten Arbeit.

Po

Der Arbeitsaufwand setzt sich zusammen (Abb. 4) aus : Ausschubarbeit 32 В A + Verdichtungsarbeit 21 С В —Ans augearbeit 01С A, — von welchen die letz-v tere vom Außendruck P₀ geleistet wird.

Es ist also Al = APv₂ + Al

Abb. 4. Ideales Kompressor-Diagramm.

— PoVi ,

wobei l den Arbeitsverbrauch des Kompressors und V die zur adiabatischen Verdichtung des Gases von P₀ auf P erforderliche Arbeit bedeuten. Diese aufgewandte Verdichtungsarbeit [dient zur Erhöhung der inneren Energie, also V =u₂ — uv Demnach ist

Al = APv₂ + U₂ — Ux — P^VX — i₂ — iv Ferner ist zu beachten, daß bei nassem Dampf i = ï +ж-г,

XT

ferner s = s' + —. Bei überhitztem Dampf ist

i = i" + cPm (T-T,) und s=s"+

Ts

wobei T die Temperatur des Dampfes und Ts die Sättigungstemperatur sind.

Verdichtet man nassen Dampf vom bekannten Zustand 1 adiabatisch in den Zustand 2, so ist, da die Entropie konstant bleibt,

Hieraus folgt

und

i₂ — i₂ “b ^2*^2 — ^2 “f" (%    $2 ) -^2 *

Der Arbeitsverbrauch der Maschine ist dann

Al = ^2 b ⁼⁼ b “Ь (b $2 ) ^2 Ь *

Der Leistungsverbrauch des Kompressors bei Verdichtung von G kg in 1 Stunde von P₀ auf P (Abb. 4) ist daher: *W = G(b-H) kcal/h

oder

3600 • 75

• 427 PS

oder

. 427 kW.

NiRW

G(h~h)

3600 • 102

Bei mehrstufigen Maschinen ist der Verbrauch jedes Zylinders in gleicher Weise zu bestimmen. Die Wahl der Druckstufen ist durch die besonderen Bedingungen der Aufgabe bestimmt. Hat man die Wahl frei, so ist es im allgemeinen am vorteilhaftesten, die Druckstufen gleich zu machen, also Po₌Pi ₌

л p*

Wärmediagramme.

Das P—■ 'Г-Diagramm, mit dem der Indikator die Vorgänge im Kompressor anschaulich wiedergibt, ist für die Darstellung von Kreisprozessen wenig geeignet, weil aus ihm weder Temperaturen noch Wärmemengen unmittelbar zu entnehmen sind.

T — s-Diagramm.

Es hat als Abszisse die Entropie, als Ordinate die absolute Temperatur (Abb. 5) (doch werden aus praktischen Gründen

Jsotherme

11

Adiabate

Al

Abb. 5. T — «-Diagramm.

Celsiusgrade an die Teilung geschrieben), und hat folgende Eigenschaften: Eine isothermische Zustandsänderung wird durch eine waagerechte Gerade dargestellt, eine umkehrbare adiabatische — isentrope — Zustandsänderung durch eine vertikale Gerade, die Fläche unter einer Kurve, die eine umkehrbare Zustandsänderung darstellt, gemessen bis zur s—Achse, also T — 0, stellt die Wärmemenge dar, die zu-oder abgeführt wird. Wird die Kurve von links nach rechts A -► В durchlaufen, wächst also die Entropie, so wird Wärme zugeführt. Wird die Kurve von rechts nach links В А durchlaufen, nimmt also die Entropie ab, so wird Wärme abgeführt. Bei einem geschlossenen, aus lauter umkehrbaren Vorgängen bestehenden Kreisprozeß, stellt der Inhalt des geschlossenen Linienzuges ABA den Wärmewert der auf-gewandten Arbeit dar, wenn er dem Sinne des Uhrzeigers entgegengesetzt durchlaufen wird. Die Subnormale der Tangente an die Kurve (a) stellt die spezifische Wärme des Stoffes in dem Zustand dar, der durch den Berührungspunkt gekennzeichnet ist.

—r—ï

Eine Drosselung, also eine (nicht umkehrbare) Zustandsänderung konstanter Enthalpie, nicht stark überhitzter Dämpfe wird dargestellt durch eine nach rechts abfallende Kurve.

Abb. 6.

Carnot-Prozeß im T — s-Diagramm.

Ein Carnotscher Kreisprozeß (Abb. 6) wird durch das Rechteck 1 — 2—3—4 dargestellt, und das Verhältnis der Strecken 1—4 zu 1 — 5 gibt den Wirkungsgrad an.

Das T — s-Diagramm eines Stoffes, z. B. der Kohlensäure, enthält vor allem die Grenzlinie für siedende Flüssigkeit (links) und für trockengesättigten Dampf (rechts). Dabei liegt das kritische Gebiet oft, z. B. für Ammoniak, oberhalb des technisch wichtigen Gebietes, fehlt daher in den üblichen Tafeln, während es für Kohlensäure mit dargestellt wird. Im Sättigungsgebiet sind die Isothermen zugleich Isobaren, Linien gleichen Druckes. Die Waagrechten innerhalb der Grenzkurven, dem Gebiet des gesättigten Dampfes, sind in 10 Teile geteilt und die entsprechenden Teilpunkte sind durch „Kurven gleichen Dampfgehaltes“ miteinander

К г a u s e , Die Kältemaschinen.

GO

WO- -s

JO*

'ь/

i in keal/jq

V in dm⁵/kg s in kcal/kg

Abb. 7. Temperatur-Entropie-Diagramm für C0₂.

900

010

0,15

0,20 Clausius 0(25

тощ

ЖЖ

"Üià::v'5-’33

-■\    \    *:_____■ V

&*$Ą

ЩШ

^rCW*-^ ^

Ili

₄QV

Ml

.«•A⁻

■Л

-O-

„0Z-

„01-

±o°c

o0l+

oOl

c09

o09

verbunden. Die Dampfgehalte sind an die einzelnen Kurven angeschrieben, z. B. bedeutet x = 0,9, daß in 1 kg nassem Dampf 0,9 kg trockener Dampf und 0,1 kg Flüssigkeit enthalten sind. Bechts von der rechten Grenzkurve liegt das Gebiet der überhitzten Dämpfe, in dem Isothermen und Isobaren nicht mehr zusammenfallen. Beide Linienscharen sind eingetragen, ebenso Linien gleichen Druckes und Linien gleicher Enthalpie (gleichen Wärmeinhaltes). Alle Werte gelten für 1 kg des Stoffes. Der mittlere Teil des Naßdampfgebietes wird oft weggelassen, weil dieser Teil praktisch nicht gebraucht wird.

Beispiel: Kohlensäuredampf von x = 0,9 und —30° soll auf 50 ata verdichtet werden. Man geht vom Schnittpunkt der Waagrechten —30° (Abb. 7) mit der x = 0,9-Linie A senkrecht nach oben bis zum Schnittpunkt mit der Kurve p — 50 at, also bis В und stellt fest, daß die Endtemperatur der Kompression 33° C beträgt. Die Enthalpie bei A ist 52 kcal/kg bei В 61, demnach ist Al = 61—52 = 9 kcal/kg. Der Arbeitsverbrauch des Kompressors für 1kg Kohlensäure beträgt daher bei adiabatischer Verdichtung 427 • 9 = 3843 mkg. Ferner wird festgestellt, daß das spez. Volumen des angesaugten Dampfes T 24dm³/kg und das-j enige des Dampfes nach der Verdichtung 8,5 dm³/kg beträgt.

Cp(T₃-T₇)

i'

Man setzt die Entropie einer Flüssigkeit von 0o C = 273° К im allgemeinen gleich Null.

Abb. 8. T — «-Diagramm.

Dann stellt in Abb. 8 Punkt 1 auf der linken

Abb. 9. log р — г-Diagramm für 1Ш₃.

-30 -20 -10 0    10 20 30 W

шш

4"[

/Г

ot- ог- ос-

0‘9

at

i?

го

at

te

uw

/Л<\0

270 280 200 300 ЗЮ 320 330 340 350 360 370

S*

т

fr

'ЗА

m

чг

1,50

1,75

Шщ"

Sfb

ОР

8/0

от

Q_J0_20_30_Q0    20a/ 270 280 2S0 300 310 320 330 340 3S0 360 310

Grenzkurve siedende Flüssigkeit von der Temperatur Тг dar. Ist der Druck, der auf der Flüssigkeit lastet, höher als der Siededruck bei Tv ist also die Flüssigkeit unterkühlt, so wird ihr Zustand durch einen links von der linken Grenzkurve in der Höhe Tx liegenden Punkt dargestellt. Der waagrechte Abstand von der linken Grenzkurve ist aber bei den meisten Stoffen vernachlässigbar klein und man zeichnet den Zustand der Unterkühlung daher praktisch auf der Grenzkurve ein (Abb. 8 Punkt u). Nur in der Nähe des kritischen Punktes ist die Abweichung erheblich. Die Fläche unter 01 (Abb. 8), also 01 BA, ist die Enthalpie der Flüssigkeit i'. Die Waagrechte 12 zwischen den Grenzkurven stellt den VerdampfungsVorgang dar, die Fläche В 1 2 C ist die Verdampfungswärme r. Die Überhitzung des Dampfes von Tx auf T₃ wird durch die Kurve konstanten Druckes durch 2 bis 3 dargestellt. Die Fläche C 2 3 D stellt die Überhitzungswärme cp (T₃ — Тг) dar.

Der Vorzug des T — s-Diagramms ist seine Anschaulichkeit. Es gibt die Möglichkeit, die Leistungszahl bzw. Verbrauchszahl eines Kreisprozesses unmittelbar abzuschätzen, vor allem zu entscheiden, ob eine Veränderung des Prozesses vorteilhaft ist oder nicht. Der Nachteil liegt darin, daß die Wärme als Fläche erscheint, und die Enthalpien zwischen den einzelnen Kurven interpoliert werden müssen.

i— s-(Mollier-)Diagramm.

Es hat den Vorteil, daß man die Enthalpien abgreifen kann, den Nachteil, daß der Baum des Papiers nicht gut ausgenutzt wird, wenn man den Bereich der Flüssigkeit mit zur Darstellung bringen will. Die Isothermen sind im Bereich des nassen Dampfes gerade, mit dem Dampfgehalt ansteigende Linien, im Überhitzungsgebiet leicht gekrümmt. Für ideale Gase würden sie Waagrechte sein. Zur Verbesserung der Raumausnützung verwendet man oft schiefwinklige Koordinaten.

P — г-Diagramm (Mollier).

Die bei Kältemaschinen besonders wichtigen Zustandsänderungen bei konstantem Druck und der Drosselung sind

at

80    90    100    110 ПО 130    140    150    160    170 ISO

rY §

ЧЧ^НЧ 'I

Z¹

S'

5s % sa %    ^    §

//

[/

^ l/l

П~ГГо

W-\y

II/

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' / ЬС-^r

'I

о/

~А:*77

<?0    00    100    110 ПО 130    140    150 ж\ m 180 kealfc

Abb. Ю.ТР — г-Diagramm für С0₂.

gerade Linien, die Änderungen des Wärmeinlialtes kann man abgreifen. Die Ausnutzung des Raumes ist ziemlich gut, besonders dann, wenn für den Druck logarithmische Teilung vorgesehen wird. Für die zahlenmäßige Auswertung bei praktischen Aufgaben ist dieses Diagramm besonders nützlich.

Isothermen (außerhalb der Grenzkurven) und Adiabaten sind krumme Linien.

Beispiele (Abb. 11): Flüssige Kohlensäure von 65,6 at und -f 10° C wird so gedrosselt, daß der Siedepunkt auf —10° C. sinkt. Man geht vom Punkte A senkrecht herunter bis zum Punkte В auf der mit —10° bezeichnten Waagrechten. Der Druck sinkt da-

at

27

"7

105,2

+ 25°

-10°

152,2

166 i

Abb. 11. Zustandsänderungen im P— i-Diagramm.

bei auf 27 at. Nach dem Drosseln ist der Dampfgehalt 0,17, das spezifische Volumen 3,2 dm³/kg. Die Enthalpie bleibt während der Drosselung konstant 105,2 kcal/kg. Will man bei konstantem Druck die restlichen 83% verdampfen lassen, geht man auf der Waagrechten von В nach rechts bis C auf der rechten Grenzkurve, so findet man ic = 152,2 kcal/kg. Demnach sind zum Verdampfen der 0,83 kg C0₂ 152,2 —105,2 = 47 kcal zuzuführen.

Will man trockengesättigten Dampf von —10° C. (Punkt C), also von 27 at auf 65,6 at adiabatisch verdichten, so muß man durch C eine Adiabate (Isentrope s — 1,218) legen und auf ihr bis zum Punkte D, der auf der Waagrechten p = 65,6 liegt, hinaufgehen. Da %d — 166 ist, so verbraucht der Kompressor zur Verdichtung von 1 kg Kohlensäure 166—152,2 = 10,5 kcal = 10,5 -427 = 4500 mkg. Die Endtemperatur des Dampfes beträgt dabei etwa 55°. Kühlt man den Dampf bei konstantem Druck ab, so muß man auf der Waagrechten nach links gehen. Bei E ist der Dampf trocken gesättigt, bei F vollständig verflüssigt, bei A auf + 10° C unterkühlt. Die Verflüssigung findet bei etwa 25° C statt. Die Strecke D E mißt die Überhitzungswärme, E F die Verflüssigungswärme und F A die Unterkühlungswärme.

Im untersten Teil des Diagramms, unterhalb p = 5,28 at, ist die Kohlensäure links von der rechten Grenzkurve in festem Zustande.

Ein für sehr genaue Rechnungen geeignetes log p — i-Diagramm für NH₃ findet man in den „Regeln für Leistungsversuche“, ein solches für C0₂ im kleinen Maßstab ebendort, in sehr großem im Beiheft 1 Reihe 1 der Z. g. K.

II. Kältemaschinen (Kompressionsmaschinen).

Behandelt werden nur Maschinen, die im Kreisprozeß arbeiten, bei denen das Arbeitsmittel stets wiedergewonnen wird, die Maschine mit einer bestimmten Kältemittelmenge arbeitet. Nicht behandelt werden Verschleißprozesse, bei denen das Kältemittel nur einmal benutzt und dann verloren gegeben wird (z. B. Kühlung durch Wassereis, durch feste Kohlensäure).

Alle wirklich ausführbaren Prozesse weichen von den Idealprozessen in wesentlichen Punkten ab, enthalten also nicht umkehrbare Vorgänge. Demgemäß werden zur Beurteilung der wirklichen Maschinen nicht in erster Linie die Idealprozesse herangezogen, sondern Vergleichsprozesse, die den wirklichen Vorgängen besser angepaßt sind, also die charakteristischen Nichtumkehrbarkeiten enthalten. Von der Berücksichtigung der Reibung wie des Einflusses der Wandungen des Kompressors auf das Kältemittel wird aber auch hier abgesehen. Die Abweichungen des wirklichen Prozesses von diesem „theoretischen“ Vergleichsprozeß werden durch Kenngrößen wie: indizierter Wirkungsgrad, Lieferungsgrad u. dgl. gemessen.

A, Ideal- und Vergleiehsprozesse (Verlustfreie Maschinen).

1. Kaltluftmaschinen.

Ein Kompressor saugt Luft von der Temperatur T₀ an, verdichtet sie so, daß am Ende der Verdichtung die Temperatur T erreicht wird, die über der Temperatur des Kühlwassers liegt. Im Kühler wird die Luft nahezu auf die Kühlwassertemperatur T gekühlt, dann wird sie der wie eine Dampfmaschine arbeitenden Expansionsmaschine zugeführt, in der sie sich unter Arbeitsleistung auf T₀' ausdehnt. Die kalte

t«

K,

Qd — Ghii-^ 4),

VII. Namen- und Sachregister.

T'

t«

Verdichter

-=Q

11

Expansions -mas chine

То

ко

То

Kühlraum

Abb. 12. Schema einer Kaltluftmaschine.

Luft wird entweder in den Kühlraum ausgepufft und mischt sich mit der Raumluft, und der Kompressor saugt die Mischluft des Raumes an; dann heißt die Maschine offen. Oder die Luft strömt durch ein im Kühlraum befindliches geschlossenes Röhrensystem von der Expansionsmaschine zum Kompressor und nimmt auf diesem Wege Wärme aus dem Kühlraum auf ; dann heißt die Maschine geschlossen. Der Vorteil der Kaltluftmaschinen ist die Kostenlosigkeit und Ungiftigkeit des Kältemittels, ihr Nachteil der große Raumbedarf, die großen Anschaffungskosten sowie der überaus große Energieverbrauch. Der besondere Nachteil der offenen Kaltluftmaschine ist das Ausfallen der in der angesaugten Luft enthaltenen Feuchtigkeit in Form von Schnee, der Verstopfungen verursachen kann, die Gefahr des Mitreißens von Schmieröl in den Kühlraum, das sich auf das Kühlgut niederschlagen kann. Diese Nachteile fallen bei geschlossenen Maschinen, in denen immer die gleiche von Wasserdampf befreite Luftmenge umläuft, fort. Dafür aber sind wegen der Anordnung von Kühlschlangen im Kaum die Anlagekosten höher, desgleichen die Betriebskosten, weil wegen des Wärmedurchgangs tiefere Temperaturen in dem Kühlrohr erzeugt werden müssen.

Vergleichsprozeß der Kaltluftmaschine.

T;

Po

T₀'    T₀²

Abb. 13. Ideales Diagramm der Kaltluftmaschine.

In Abb. 13 stellt der Linienzug 1 2 3 4 das Diagramm des Kompressors, der Linienzug 4 5 61 dasjenige des Expansionszylinders dar, wobei die Linie 2—3 und 5—6 Adiabaten sind. Der Arbeitsverbrauch wird dargestellt durch die Differenz beider Flächen, also durch die Fläche 2 — 3 — 5 — 6. Der Lei stungs verbrauch ist daher bei einer stündlich umlaufenden

Luftmenge von G kg:

AL = Gcp (T ~ T₀) ~ Gcp (T - T₀) = Gcp {T— T₀ — T + T ₀) kcal/h,

die stündliche Kälteleistung ist: Q₀ = Gcp (TQ— T₀') kcal/h,

die Leistungszahl s

To — Tq

AL~ T— T₀ — T' + To *

oder auch

Die Verbrauchszahl ist

— 1.

То

Wegen

²T°' = |° wird £

To

T—TQ    Г — Т₀'

T~T₀^ ,py-¹

Die Temperatur T₀ kann im günstigsten Fall diejenige des Kühlraumes, T im günstigsten Fall die des aus dem Kühler ablaufenden Kühlwassers sein. Die wirkliche Maschine arbeitet sehr viel ungünstiger: Wegen der geringen spezifischen Wärme der Luft muß die Temperaturdifferenz T₀ — T₀' sehr groß werden, damit G und damit das Hubvolumen des Kompressors, also auch sein Preis, bei bestimmter Kälteleistung erträglich klein bleibt. T muß erheblich überder Kühlwasserablauftemperatur liegen, damit man mit erträglichen Abmessungen der Kühlfläche des Kühlers auskommt. Ferner stellt sich der Arbeitsverbrauch der Maschine als Differenz zwischen demjenigen des Kompressors und der Arbeitsleistung des Ausdehnungszylinders dar, woraus sich auch bei gutem mechanischen Wirkungsgrad der Einzelteile ein sehr schlechter Gesamtwirkungsgrad ergibt.¹). Die Reibungsarbeit im Ausdehnungszylinder verwandelt sich in Wärme, die die Kälte im Entstehen zum Teil wieder vernichtet. Schließlich beeinflussen die Wände der beiden Arbeitszylinder, die der wärmeren Luft Wärme entziehen und an die kalte Luft abgeben, den Vorgang ungünstig. Weder Kompression noch Expansion erfolgt adiabatisch. Die Nachteile kann man zum Teil

x) Lorenz, Z. g. K. 1911, Heft 5.

dadurch beseitigen, daß man die geschlossene Maschine mit hohem Drucke arbeiten läßt, da es nur auf das Druckverhältnis ankommt, und man so in kleinem Raum ein verhältnismäßig großes Luftgewicht unterbringen kann. Wegen der hohen Anlage- und Betriebskosten kommen Kalt-luftmaschinen nur in besonderen Fällen (Unterseebooten) zur Anwendung. 1930 wurde wegen der Notwendigkeit, besondere Kältemittel zu vermeiden, eine sehr große, offene Kaltluftmaschine von Brown, Boveri & Cie. mit Turbokompressor und Luftturbine zur Kühlung der Luft in einem Bergwerk auf gestelltг).

2. Kalt dampf maschinen (Kompressionsmaschinen).

Die wichtigsten Kältemittel sind: Ammoniak NH₃, Kohlendioxyd (Kohlensäure) C0₂, Schwefeldioxyd (schweflige Säure) S0₂, Methylchlorid CH₃ CI. Gekürzte Dampftafeln befinden sich am Ende des Buches. Ausführliche Dampftafeln und P — г-Diagramme, die von — 50° bis + 50° reichen, findet man in: „Regeln für Leistungsversuche an Kompressionskältemaschinen und Kühlanlagen“, Verlag Gesellschaft für Kältewesen, Berlin, 1929. Für die Durchrechnung der Beispiele sind diese Tafeln bzw. Diagramme benutzt worden. Über die besonderen Eigenschaften der Kältemittel siehe S. 58.

Die Wasserdampfkältemaschinen weichen in ihrer Bauart wesentlich von den übrigen Kompressionsmaschinen ab und werden gesondert behandelt.

a) Einstufige Maschinen.

Nasser Betrieb.

Die Verwendung verdampfender Flüssigkeiten gibt die Möglichkeit, einen Carnotschen Kreisprozeß durchzuführen,

*) Baumann, Z. g. K. 1931, Heft 7.

weil Verflüssigung und Verdampfung bei konstanten Temperaturen erfolgen.

Der ideale Vorgang ist folgender:

Der Kompressor К (Abb. 14) saugt die Dämpfe an, verdichtet sie adiabatisch und drückt sie nach dem Verflüssiger F, dessen Flächen unbegrenzte Mengen Kühlwasser bespülen. Dieses Wasser von z. B. t = 25° C entzieht dem Dampf Wärme und verflüssigt ihn, und zwar bei dem Druck, der der Wassertem-peratur entspricht.

Da im Verdampfer eine tiefere Temperatur als im Verflüssiger, z. B. t₀ = —10° C, herrschen soll, muß auch der Druck in ihm tiefer sein.

Abb.r14. Schema einer Kaltdampfmaschine mit Expansionszylinder.

Das Druckgefälle wird in der Expansionsmaschine E ausgenutzt, in der sich die Flüssigkeit unter teilweiser Verdampfung adiabatisch unter Arbeitsleistung ausdehnt. Das Dampf-Flüssigkeitsgemisch wird in den Verdampfer ausgeschoben, der von einer unbegrenzten Solemenge umgeben ist, und verdampft hier vollständig unter Aufnahme von Wärme, die der Sole entzogen wird. Die Dämpfe Vierden vom Kompressor wieder angesaugt.

Im T — s-Diagramm (Abb. 15) wird der Kreisprozeß durch den Linienzug 1 2 3 4 dargestellt. Im Verdampfer darf nicht alle Flüssigkeit verdampfen, sondern nur soviel, daß die Vertikale durch den Punkt 1, der den Endpunkt der Verdampfung kennzeichnet, die Horizontale in der Höhe T = 273 + 25° in einem Punkte, der linksjvon der rechten Grenzkurve oder

5,

T₀

4c

[ Abb. 15. T — s-Diagramm des idealen Prozesses mit Naßdampf und Expansionszylinder.

höchstens auf ihr liegt, schneidet (2), weil rechts davon die Isotherme keine Isobare mehr ist. Die Kälteleistung eines kg des Kältemittels ist qQ = г4 — г₄, die Fläche unter der Strecke 41 ; der Arbeitsaufwand zur Verdichtung Al' —i₂ — гг ; die vom Kühlwasser abzuführende Wärmemenge

q=i₂—i₃ und die Arbeitsleistung der Expansionsmaschine Al"=i₃—г₄. Der gesamte Arbeitsaufwand ist Al = Al'— Al —    \    ^3    ^4-

Mithin

7, 51.

T₀ _ 263

Al i₂ — гг — i₃ + t₄ T — TQ 35 Aus einem P — г-Diagramm kann man die Beträge Al' und Al" ohne weiteres abgreifen.

Man kann die Kälteleistung und Arbeite betrage auch aus den Zustandsgrößen der Grenzkurven (also Tabellenwerten) ermitteln. Die Zustandsgrößen in 2 und 3 sind, da die Punkte auf den Grenzkurven liegen, bekannt. Dann ist, da

⁵2    = si = s" >

5₃    —    = S ,

h = i₀' + (s"-s'₀)T₀₎

4 ⁼ i »

und

h = io+(s'-sf₀)T0l % = h — 4 = (s" — s') T₀ , 4*' = 4 - 4 = i" - V - (s" - V)

Al" = 4 — 4 = i' — 4' — (s' — s₀') T₀ .

Im T — s-Diagramm (Abb. 15) wird dargestellt Al' durch die Fläche 12 3 5 4 und Al" durch die Fläche 345.

In unserem Beispiel sind i" =    306,75 kcal/kg s" =    1,0324 kcal/kg⁰ C

s' =    0,0976

s₀' = — 0,0407

Die Kälteleistung ist q₀ = i₁ — 4 = 245,86 kcal/kg

7,5.

245,86

£ AS — Al"

32,8

Man erkennt, daß Al" sehr klein gegen Al' ist. Bei ausgeführten Maschinen bewirken die nicht umkehrbaren Vorgänge, wie Reibung und Einfluß der Zylinderwandungen, eine Verkleinerung von Al" und eine Vergrößerung von AV. Es ist daher berechtigt und allgemein üblich, den Expansionszylinder fortzulassen und durch ein Drosselungsventil zu ersetzen (Abb. 16). Die normale Kältemaschine besteht also nur aus Kompressor K, Verflüssiger F, Regelventil R, Verdampfer V. Der Vergleichsprozeß wird im s — T-Diagramm (Abb. 17) dargestellt durch die Isothermen 41, die Adiabate 12, die Isotherme 23 und die Isenthalpe (Drosselkurve) 34.

(Abb. 18 zeigt den Prozeß im P — %

Abb. 16. Schema der normalen Kaltdampfmaschine.

Diagramm). Die Il R Kälteleistung,die Fläche unter der J Strecke 41, ist bei dieser Anordnung etwas geringer als bei der nach Abb. 15, da die Drosselkurve in Abb. 17 nach rechts abbiegt, Strecke 41 also kürzer wird. Die durch Drosselung vernichtete kine-

T₀

Po

Abb. 17. T — $-Diagramm der Maschine mit Naßdampf und Drosselventil.

tische Energie der Flüssigkeit verwandelt sich in Wärme. iz = t₄. Die Kälteleistung

% = h — 4 — h — h —    + (s" —s'₀).T₀ — ï .

Die Minder-Kälteleistung gegenüber der Maschine mit Expansionszylinder ist i' — i'₀ — (s' — s'₀) T₀, gleich der Fläche unter der Strecke 64 in Abb. 17, also gleich Al".

Der Arbeitsverbrauch des Kompressors ist im Wärmemaß Al = i₂ — i± oder auch der Inhalt der Fläche 12351 (Abb. 17),

Abb. 18. P — г-Diagramm der Maschine mit Naßdampf und Drosselventil.

er ist der gleiche wie bei dem Kreisprozeß¹12351, der in umkehrbarer Weise erfolgen kann, unter Zuhilfenahme eines Hilfskühlkörpers während des Vorganges 35, der bei konstantem Volumen, also ohne Arbeitsleistung, vor sich gebt.

Demnach ist die Leistungszahl e ==-.

-. In unserem Bei-

spiel ist e

243,17

34,49

4 h

7,03, also nur wenig kleiner als beim

Krause, Die Kältemaschinen.

Carnotprozeß. Der Wirkungsgrad gegen den Carnotprozeß ist e 7,03

r]~7c~J,ö

Da die Kältemaschine eine bestimmte stündliche Leistung auf weisen soll, so sind zur Festsetzung der Abmessungen usw. noch einige Größen zu berechnen:

Wenn stündlich Q₀ kcal zu leisten sind und 1 kg Ammoniak

q₀ kcal leistet, so müssen stündlich G = — kg umlaufen.

%

100000

= 0,935.

In unserem Beispiel also für Q₀=100000 kcal/h ist G=

243,17

— 412 kg/h.

Das anzusaugende Dampfvolumen F* = Gvv In unserem Beispiel ist der Gehalt des angesaugten Dampfes

xi

(1,0324 — 0,040)

263

= 0,845.

309,64

Das spez. Volumen ist v₁ = xx (v"₀ — v'₀) = 0,548 (0,4184 — 0,0015) = 0,352 m³/kg. Hier ist, wie fast immer, v' so klein, daß es gegenüber v" vernachlässigt werden kann.

Mithin ist Fj = 412 • 0,352 = 154 m³/h.

Zur Bemessung des Kompress or Zylinders ist die Kälteleistung für 1 m³ angesaugten Dampf zu bestimmen, also q₀ Q₀ 100000

%' =

% Vi

Der Leistungsverbrauch ist:

154

650 kcal/m³.

Ni

Gl

3600-75

PS

412-35,49-427

3600-75

= 22,5 PS

oder

Gl

= 16,6 kW.

3600 • 102

Schließlich ist es üblich, statt der Leistungszahl die „spezi-

fische“ Kälteleistung К =

Qo

Nt

anzugeben, wobei К = 632e,

Kaltdampfmaschinen, wenn die Leistung in PS, und К = 860 e, wenn sie in kW angegeben wird, also im Beispiel К

100000

22,5

= 4450 =

kcal

⁶³²-⁷’⁰³PSh-

Überhitzter Betrieb.

Die Vorgänge in der ausgeführten Maschine weichen von denen des oben dargestellten Vergleichsprozesses ab und verlaufen wegen verschiedener ungewollter Nichtumkehrbarkeiten erheblich ungünstiger. Die Kompression erfolgt nicht nach einer „nassen“ Adiabate, wie sie das Diagramm zeigt. Vielmehr wird der Dampf während der Verdichtung überhitzt, trotz der Anwesenheit von Flüssigkeitstropfen, deren Temperatur viel langsamer ansteigt. Erst beim Durchgang durch das Druckventil verdampfen diese Tropfen und kühlen den Dampf. Diese Überhitzung des Dampfes bedingt eine im P — ^-Diagramm steiler verlaufende Verdichtungskurve, also einen Mehrverbrauch an Arbeit. Die Reibung des Kolbens im Zylinder und der Kolbenstange in der Stopfbüchse verbraucht Arbeit, die sich in die Kältewirkung vermindernde Wärme verwandelt. Die angesaugten kalten Dämpfe kommen mit den durch die Kompression angewärmten Zylinderwandungen in Berührung und es findet ein lebhafter Wärmeübergang von der Wand an den Dampf statt, der äußerst schädlich ist. Denn die Abkühlung der Wand bedeutet eine Kälteleistung, die nutzlos ist, für die aber Arbeit aufgewandt werden muß, und die Erwärmung desDampfes vergrößert sein Volumen, so daß der Kompressor ein geringeres Dampfgewicht fördert, als es sonst der Fall gewesen wäre. Einen besonderen Verlust bringt beim „nassen Kompressorgang“ der „schädliche Raum“ (zwischen Kolben in der Totlage und Zylinder de ekel), da sich hier flüssiges Kältemittel ansammeln kann, das bei Rückgang des Kolbens verdampft und damit das nutzbare angesaugte Volumen verkleinert. Es hat sich gezeigt, daß die schädlichen Einflüsse wesentlich kleiner werden, wenn die Dämpfe trocken gesättigt oder etwas überhitzt angesaugt werden. Sie werden dann bei der Verdichtung stark überhitzt, so daß die Temperaturdifferenz zwischen Kältemittel und Kühlwasser erheblich größer wird. Trotzdem also hier ein neuer nicht umkehrbarer Vorgang eingeschaltet wird, ist die Verminderung der schädlichen Vorgänge so groß, daß man heute allgemein die Maschinen mit „trockenem Kompressor-

-M-

-frf-T H4-

-W-

■и-jxj-

R

-Öl

Ölablass

-И-

Abb. 19. Maschinejnit trockenem Kompressorgang.

In E

gang“ in „überhitztem Betrieb“ arbeiten läßt. Man ordnet die Apparate im allgemeinen nach Abb. 19 an. Es bedeuten : К den Verdichter, F den Verflüssiger, R das Regelventil, V den Verdampfer, E den Flüssigkeitsabscheider, sinkt das von der Saugleitung mitgerissene flüssige Ammoniak herab, der trockene Dampf wird oben abgesaugt. Die vom Regelventil kommende Flüssigkeitsleitung gießt oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in E aus, wobei die bei der Drosselung gebildeten Dämpfe hochsteigen und abgesaugt werden, ohne daß sie in den Verdampfer gelangen. Das vom Dampf mitgerissene Öl sinkt unter das flüssige Ammoniak in E und kann von Zeit zu Zeit unten abgelassen werden. Der Abscheider darf nicht zu klein sein, weil er gelegentlich einen Teil der Kältemittelfüllung aufnehmen muß. Denn das

Flüssigkeitsgewicht, das z. B. im Verdampfer enthalten ist, wechselt mit der Belastung, weil bei starker Belastung ein verhältnismäßig großer Teil des Verdampfers mit Dampfblasen gefüllt ist, die Flüssigkeit verdrängen.

Der Vergleichsprozeß, der dem wirklichen Verhalten der Dämpfe am besten entspricht, ist in Abb. 20 im T — s-Dia-gramm dargestellt.

Es wird trockengesättigter Dampf von der Temperatur t0 und dem Druck p0 angesaugt (Punkt 1), adiabatisch verdichtet bis auf den ^

Verflüssigungs-druck p, wobei er auf die Temperatur t₂ überhitzt wird (Punkt 2). Im Verflüssiger wird er zunächst von der Überhitzungswärme befreit (2'), dann verflüssigt (3) und noch unter

//

3'

\\

Po To

Abb. 20. Normaler Prozeß mit Unterkühlung und trockenem Ansaugen.

die Verflüssigungstemperatur auf tu unterkühlt (3'). Beim Durchgang durch das Regelventil sinkt der Druck nach einer Kurve konstanter Enthalpie auf p₀ (4), die Temperatur auf t₀ unter teilweiser Verdampfung der Flüssigkeit, die im Verdampfer vollständig verdampft (1). Die Dampfmenge hinter dem Regelventil ist wegen

/iu —    -j⁻ æ/q, ^Iso X —

ro

dargestellt durch die Fläche unter 41. Der Arbeitsverbrauch

. Die Kälteleistung wird

des Kompressors im Wärmemaß ist Al = i₂ — гг oder die Fläche 122'351. Die Leistungszahl ist demnach

i₂ гг

Beispiel: Als Normaltemperaturen gelten nach den „Regeln für Leistungsversuche”: Yerdampfungstemperatur t₀ = — 10° C, Verflüssigungstemperatur t = + 25° C und die Unterkühlungstemperatur im Punkte 3' tu = 15° C (inneres Verhalten). Diesen Temperaturen entsprechen etwa : — 5° im Solebad, -j- 10° im zufließenden + 20° im abfließenden Wasser (Äußeres Verhalten).

Aus den Dampftafeln für Ammoniak wird entnommen % = г'₀' = 298,67, iu = 16,72. Demnach ist die Kälteleistung q₀ = 298,67 — 16,72 - 281,95 kcal/kg.

Aus der Entropietafel wird entnommen, daß г₂ = 340 kcal/kg und die Endtemperatur nach der Verdichtung etwa 76° sind. Demnach ist der Arbeitsaufwand Al = 340 — 298,67 = 41,33 kcal/kg 281,95

und s =

= 6,84.

Obwohl also die Leistungszahl hier

41,33

kleiner ist als bei Betrieb mit nassem Kompressorgang, arbeitet die wirkliche Maschine mit trockenem Kompressorgang wirtschaftlicher. Die spezifische Kälteleistung ist К = 6,84 • 632 = 4330 kcal/PSh. Das anzusaugende Dampfvolumen beträgt nach der Dampftafel 0,418 m³/kg, demnach die Kälteleistung je m3 281,95

Qo —

0,418

= 674,6 kcal/m³. In einer Kältemaschine für 100000 100 000

kcal/h müssen also stündlich G =

= 355 kg Ammoniak

281,95

umlaufen, und der Kompressor muß V — 355 • 0,418 = 148 m³/h ansaugen. Der Leistungsverbrauch der verlustfreien Maschine beträgt 100 000 : 4330 = 23,1 PS. Aus Abb. 20 a entnimmt man, daß die spezifische Kälteleistung К = 4300 kcal/PSh beträgt.

In Abb. 11 (S. 23) ist der Kreisprozeß im P — г-Diagramm dar

gestellt.

Für diesen Kreisprozeß, den Normalprozeß der einstufigen Maschine, ist am Ende des Buches eine Zahlentafel für die spezifische Kälteleistung mitgeteilt.

Die Unterkühlung des flüssigen Kältemittels ist von um so

15000

kcal

Psh

КГо\_^ 50\p0-\^

10000

9000

8000

7000

6000

VN

| 5000 I 4000

XXX

tu

I

3000

2000

1600

7000

900

800

10

20

30

W°C

-Temperatur*

Abb. 20 a. Theoretische Kälteleistung in kcal/PSh für NH₃ (nach Altenkirch). Man findet die theoretische Kälteleistung, wenn man von dem durch die Verdampfungstemperatur (Kurve) und die Kondensationstemperatur (Abszisse) gegebenen Punkte in Richtung der gestrichelten Linien bis zur Temperatur der Unterkühlung (Abszisse) fortschreitet, auf der zugehörigen Ordinate.

größerem Einfluß, je größer seine spez. Wärme im Verhältnis zur Verdampfungswärme ist, d. h. je näher die Kondensationstemperatur an der kritischen Temperatur des Dampfes liegt. Darum ist sie bei Kohlensäuremaschinen besonders wichtig.

Für die Normaltemperaturen + 25, + 15 und — 10°sind die Leistungszahlen von NH₃, S0₂ und C0₂ nahezu gleich.

Überfüllte Maschine.

Bei warmem Kühlwasser arbeiten Kohlensäuremaschinen ungünstiger, sie versagen aber auch dann nicht, wenn das Kühlwasser über 31° hat, wie das auf Schiffen bei Fahrten

durch die Tropen vorkommt, §*    eine Verflüssigung im Kon-

$ £    densator also gar nicht

lz

/$    stattfindet. Man ersieht aus

js°

Abb. 21. Prozeß bei sehr warmem Kühlwasser (C0₂).

dem T — s-Diagramm (Abb. 21), daß bei überkritischen Temperaturen im Kondensator die Isobaren, auf denen die Wärmeabfuhr erfolgt, keine Isothermen sind, daß die Kälteleistung zwar geringer ist als bei unterkritischen, aber keineswegs verschwindet. Da im überkritischen Gebiet der Druck nicht mehr von der Temperatur abhängt, kann man ihn frei wählen, indem man in die Maschinen mehr oder weniger Kohlensäure einfüllt. Aus dem p — г-Diagramm (Abb. 22) geht sehr deutlich hervor, daß infolge des eigentümlichen Verlaufes der Isothermen 32 bis 40° im Gebiete zwischen 73 und 90 at die Kälteleistung eines kg Kohlensäure bei konstanter Temperatur vor dem Regelventil mit wachsendem Druck erheblich steigt. Die Leistungszahl wächst zunächst mit steigendem Druck, nimmt dann aber wieder ab.

Wenn in Abb. 23 ABCDA der gesuchte günstigste Kreis-

'SO at 75 at

ate

.0

Po

i

Abb. 22. Überfüllte Maschine.

\Сг

\v

Isotherme

ii

D S\ A R

'N

Abb. 23. Bestimmung des günstigsten Druckes.

prozeß ist, so muß nach Inokuty¹) sein:

SA _ AD

r1~äq'

seinem durch Keesom ²) etwas vereinfachten Vorschlag findet SA MC

Nach

man, da auch ——

RA MB

den Linienzug auf folgende Weise :

Von A, dem Punkte, in dem die rechte Grenzkurve die Verdampferdrucklinie schneidet, zieht man an die Isotherme, die durch das Kühlwasser gegeben ist, eine Tangente bis Cb dann eine Waagrechte, die die Adiabate durch A in5 schneidet, in Bx legt man eine Tangente an die Adiabate, die die Vertikale durch A in N schneidet, von N Tangente an Isotherme, Waagrechte bis Adiabate, Tangente an diese u. s. f. bis der Linienzug in sich verläuft. Er schreibt dann den günstigsten Prozeß.

Bemessung der Maschinen.

Bei gegebener stündlicher Kälteleistung Q₀, gegebener Soletemperatur, Menge und Temperatur des Kühlwassers kann man die Temperaturen der Verdampfung, Verflüssigung und Unterkühlung annehmen (Temperaturspanne für die Wärmeaustauschapparate). Man bestimmt die umlaufende Kältemittelmenge G

Qo

und aus dieser das zu fördernde (theo-

ÏÔ-ÏU

retische) Dampfvolumen Vth — Gvq m³/h, oder aber man bestimmt die Kälteleistung je m³ Ansaugevolumen

- *;

qm =

und daraus Vth =

. Da der Lieferungsgrad A stets kleiner als 1 ist — er liegt je nach der Größe des Verdichters und der Güte der Ausführung, auch je nach dem Druckverhältnis zwischen 0,75 bis 0,95 — so ist das vom Kolben zu durchstreichende Volumen V = VtjJA > Vth- Der

К'

4 Z. g. K. 1928, S. 180.

²) Cold Storage and Produce Review 1928, S, 286,

wirkliche indizierte Leistungsbedarf ist größer als der theoretisch ermittelte. Bezeichnet man die (spezifische) Kälteleistung je kWh oder PSh der wirklichen Maschine mit K, die der verlustfreien mit Kth, so ist der indizierte Wirkungs-, К grad =

Kth £th

Der indizierte Wirkungsgrad ist abhängig von der Güte der Ausführung, von den Druckverlusten in den Rohrleitungen und Ventilen und muß beim Entwurf neuer Maschinen aus früherer Erfahrung bekannt sein, щ ist günstigstenfalls 0,8.

b) Zweistufige Maschinen.

Zweistufige Drosselung.

P

Ist das Druckverhältnis — > 4,5, so ist zweistufige Ver-* о

dichtung mit Zwischenkühlung in Erwägung zu ziehen wegen ihres erheblich geringeren Leistungsverbrauches. Der Mitteldruck wird in erster Annäherung zu P₀₁ — yP. P₀₂ gewählt, wenn keine anderen Rücksichten bestehen, weil man dann dem Minimum des Verbrauches stets sehr nahe kommt. P02 ist der Druck des Verdampfers.

Hierbei wird der Dampf durch den Mederdruckzylinder aus dem Verdampfer angesaugt, auf den Mitteldruck verdichtet, durch Kühlwasser soweit als möglich gekühlt, durch den Hochdruckzylinder bis auf den Enddruck verdichtet, verflüssigt usw. Man gewinnt dabei die Arbeit, die in Abb 24 als Fläche cb df dargestellt ist, und die in der Regel dem Mehraufwand an Kapital für den zweiten Kompressorzylinder rechtfertigt. Man verbindet mit der zweistufigen Verdichtung regelmäßig eine zweistufige Drosselung, indem man die Flüssigkeit zuerst auf den Mitteldruck P₀₁ drosselt, den hierbei entstandenen Dampf abscheidet und dem Hochdruckzylinder zuführt. Der Rest der Flüssigkeit wird auf den Mederdruck P₀₂ weiter gedrosselt. Die zweistufige Drosselung hat zwei Vorteile. Der erste Teil des sich bei der Drosselung bildenden Dampfes

P

Poi

braucht nur um das kleine Druckverhältnis —verdichtet

zu werden, es wird also Arbeit gespart. Dann aber braucht dieser Dampf auch nicht durch den Verdampfer zu wandern, in dem er einen Teil der Wärmeaustauschflächen bedecken und in ihrer Wirksamkeit beeinträchtigen würde. Man trifft

aber bei Anordnung der Verbund Wirkung noch eine dritte Maßnahme. Das Kühlwasser

kann in der Kegel den Dampf hinter dem Niederdruckzylin-£ i rp der nicht bis zur Sättigung abkühlen, sondern es verbleibt eine gewisse Überhitzung (Punkt c in Abb. 24). Die Vermischung mit der kleinen Dampfmenge, welche sich hinter dem ersten Drossel-

Abb. 24. Ma^ctüne mt zweistufiger ventil bildet Und VOH1 Hoch-

Ц>2

druckzylinder mit angesaugt wird, senkt die Temperatur nur sehr wenig. Wie sich gezeigt hat, ist es vorteilhaft, die Kühlung des Dampfes hinter dem №e-derdruckzylinder durch Mischen mit flüssigem Kältemittel gleichen Druckes auf die Sättigungstemperatur zu senken. Zu der allgemeinsten Anordnung kommt man dann, wenn bei dem Druck P₀₁ noch Kälte geleistet werden soll. Solche Forderung nach gleichzeitiger Kälteleistung bei verschiedenen Verdampfungstemperaturen tritt z. В auf, wenn neben der Kühlung eines Raumes auf + 2° die Kühlung eines anderen auf —10° C verlangt wird. Es wäre unwirtschaftlich, auch den wärmeren Kaum mit dem Kältemittel von derselben Verdampfungstemperatur zu kühlen, die man für den kälteren braucht. In

einem solchen Fall wird man für den Mitteldruck P₀₁ nicht den rechnungsmäßig günstigsten wählen können, sondern muß den wählen, der durch den höher temperierten Kühlraum verlangt wird. Man gelangt so zur Anordnung der Abb. 25.

Wasserauslriti

Kondensator

Y Abscheider , Hochdruckverdampfer

WassemntrUt

Zwischenkühler

Wassereintriü

=*VVWW\n

I Niederdriiekverdamjjfer

Ldvwwvv-

Wasseraustritt

KD -

Abb. 25. Schema einer zweistufigen Maschine (vollkommene Zwischenkühlung).

Im T — s-Diagramm wird der Vorgang durch Abb. 26 dargestellt :

Der Niederdruckyzlinder saugt aus dem Niederdruckverdampfer II Dampf an, der adiabatisch von a bis b verdichtet und bis c durch Wasser, bis e durch verdampfendes Kältemittel vom Druck P₀₁ gekühlt wird. Der Hochdruckzylinder verdichtet den vom Hochdruckverdampfer und den vom Niederdruckzylinder kommenden Dampf adiabatisch von e bis F, der Dampf wird bis F' gekühlt, bis V verflüssigt und bis g durch Wasser auf den Wärmeinhalt %*[unterkühlt.

Bei der ersten¹^ Drosselung auf P₀₁ bildet sich der Dampf-

y/ P T F\,

9k

3' Qoi /у- Рог Гог Qoz

\b

Abb. 26. Zweistufige Maschine mit Zwischenkühlung.

gehalt x₁ bei h\ von der verbleibenden Flüssigkeit verdampft ein Teil im Abscheider, ein Teil im Verdampfer I, der Rest wird in RV 2 nochmals gedrosselt und gelangt mit dem Dampfgehalt x₂ in den Mederdruckverdampfer.

Zur Berechnung des Arbeitsbedarfes ist es zweckmäßig, die Maschine als „verkettete“ zu betrachten, d. h. sie wird so berechnet, als ob der Verdampfer I gleichzeitig Kondensator für die Mederdruckstufe wäre, also als ob die Linienzüge ab ce kl a und e F F' v gh e in zwei völlig getrennten Maschinen vor sich gingen.

Das Gewicht, das in der Mederdruckmaschine umläuft und die Kälte Q₀₂ leistet, ist

Qo2

g₂

(1)

02

h Ч г02 hl Der Arbeitsverbrauch der Mederdruckstufe ist

(2) AL₂ — G₂(%b ia) — Qq g

ib-iÿ

г02 hl

Qoi

Das vom Hochdruckzylinder geförderte Dampfgewicht Gx setzt sich aus folgenden Teilen zusammen:

hi h

b) der zur Unterkühlung von G₂ von c auf e erforderlichen O₂(ic~ioi)

a) aus der bei T₀₁ nutzbar verdampfenden Menge

Menge —

muß, nämlich Demnach ist

c) der Menge, die zur Kondensation von G₂ verdampfen @2(hi ' — hi)

hl h

(3) вг

Qoi

^01    ' h

i'oi — iu

fy)l h

(4) Qx =

Dies ergibt unter Berücksichtigung von (1) Qoi(h2 hi ) “b Qm(h hi )

(г02 hi ) {hi h)

Demnach ist

(5) AL₁ = G^if — ie)

•(</-&)

Qoi (г02    г01 ) + Qovfac    i'Ol)

(*oi W )Oni — 4)

and

(6)

__Qoi + Qo2

ALX + AL₂

(eoi+«o₂)№-^)(^-4) [Qoi^-i'oi)+«02(4-^](v-^) + Qn(ib-i^-iu) *

Damit sind die gesuchten Werte vollständig durch Größen ausgedrückt, die dem P — г-Diagramm entnommen werden können.

Man verzichtet meist auf die Kühlung des vom Niederdruckzylinder kommenden Dampfes durch Wasser und dann wird ic — %-

Wird schließlich Q₀₁ = 0, d. h. wird bei T₀₁ keine Nutzkälte geleistet, so wird mit ic = %

(7) г

(г02    %l) (% iu)

(4 ~i'₀i){if - W + (V- «    4) *

Beispiel: Ammoniakmaschine, QQ2 = 10000 kcal/h bei t₀₂ = — 20° C; Q₀₁ = 50 000 kcal/h bei t0L = — 5°; * = 25° C, tu = 15°.

ic = ib.

Aus dem P— г-Diagramm ergeben sich

tb = 20° G ib — 315 kcal/kg </ = 67° if 334 „ г₀₂" = 295,5 kcal/kg ^oi ⁼ 300,1    ,,

hi = —5,5    „

4 = 16,7

Demnach wird

50 000 (295,5 + 5,5) + 10 000 (315 + 5,5) (295,5+ 5,5) (300,1—16,7)

ALX =

= 7240 kcal/h

(334 — 300,1)

AL₂ = 10000

315 — 295,5

295,5 + 5,5

= 649 kcal/h.

Demnach ist

60000

= 7,61.

7890

Wäre Qoi = 0, so würden sein

= 1270 kcal/h,

AL₁ =

AL₂ = 649 kcal/h und 10000

10000.320,6.33,9

301.283,4

= 6,21.

1919

und

Sollte Q₀₂ mit einstufiger Maschine geleistet werden, so würde am Ende der Kompression (Punkt m der Abb. 26) i₂ = 353,5 kcal/kg

= 4,81 sein.

_C—iu_ 295,5 — 16,7 4 —    ~ 363,6 — 296,6

Plank-Prozeß.

Um die Kälteleistung von C0₂ Maschinen bei warmem Kühlwasser zu verbessern, hat R. Plank¹) vorgeschlagen, bei normal gefüllter Maschine die verdichtete und gekühlte Kohlensäure nachzupressen und wieder auf Wassertemperatur zu kühlen, also einen zweiten kleinen Zylinder anzufügen. Im T—s-Diagramm (Abb. 27) wird der Prozeß durch den Linienzug ab cd ef a dargestellt. Ohne den Preßzylinder würde die Maschine den Prozeß ab cg durchlaufen. Man erkennt, daß die mittlere Höhe der oberen Temperatur (Linie e d) des Zusatzprozesses g de f niedriger ist als die des einstufigen, daß also die Bedarfszahl des Zusatzprozesses kleiner ist als die des Hauptprozesses. Die Kälteleistung wird gegenüber dem einstufigen Prozeß im Verhältnis af : a g gesteigert. Um die gleiche Kälteleistung zu erzielen, müßte die nicht überfüllte Maschine den Prozeß ahef a durchlaufen, wobei die Fläche bhdc den Arbeitsbetrag darstellt, der durch Anordnung des zweiten Zylinders gespart wird. Liegt die Kühlwassertemperatur unterhalb der kritischen, so wird in diesem Flüssigkeit gepreßt. Wie gering sein Arbeitsverbrauch

0 Z. g. K. 1913, Heft io.

Ч — h ist, geht aus dem P — г-Diagramm (Abb. 28) hervor. Die Anordnung nach Plank nutzt die Tatsache aus, daß die Enthalpie längs einer Isotherme im kritischen Bereich stark mit zunehmendem Druck sinkt. Der Arbeite verbrauch der Maschine ist Al — ib — ia + id —- ic. Die Leistungszahl

4 — 4

£ — .    . .    . •

4    4 i ч    4

Wie Inokuty¹) gezeigt hat, gehört zu jeder Kühlwassertemperatur ein bestimmter günstigster Mitteldruck Pc.

Adiabate

#/

uh

lb

Щру

3150

\a

Abb. 27. Plank-Prozeß.

Abb. 28. Plank-Prozeß.

Der Punkt e ergibt sich als Schnittpunkt der Kühlwasserisotherme mit der von Inokuty ermittelten Linie p — q, die in Abb. 28 eingetragen ist. Ist das Wasser kälter als 31,5°, so liegt c auf der linken Grenzkurve. Beispiel: tc = 37,5 C ; to= — 20°C; ia = 56,5 kcal/kg ; ph = 90 at ; ib = 72 kcal/kg ; ie = 32 kcal/kg ; Pd = 120 at ; id = 33,5 kcal/kg; ie — 21 kcal/kg.

= 4 —    56,5 — 21 = 35,5 kcal/kg; Al = % — ia + id

— ic = 17 kcal/kg.

J) Z. g. Kälte 1928, Heft 2. Krause, Die Kältemaschinen.

35 5

= 2,09. Bei Wegfall des Preßzylinders wäre q₀ = ia — ic = 56,5 — 32 = 24,5 kcal/kg, Al = % — ia = 15,5 kcal/kg und e

24,5

15,5

= 1,58. Bei einstufiger Maschine mit

120 at Enddruck wäre die Kälteleistung wieder q₀ = 35,5

35,5

kcal/kg, aber Al — 77 — 56,5 = 20,5; also s

20,5

= 1,73.

Voorhees-Prozeß mit einstufiger Verdampfung¹).

Man kann eine zweistufige Maschine mit nur einem Zylinder, also billig, wie folgt ausführen:

Der Kompressor hat außer Saug- und Druckventilen noch Schlitze, die er am Ende des Saughubes überschleift. Die Dämpfe werden wie üblich verflüssigt und durch das Regelventil 1 entspannt. Ein kleiner Hochdruckverdampfer Vx kann angeordnet sein, fehlt aber meist.

In jedem Fall wird im Abscheider der Dampf von der Flüssigkeit getrennt, die letztere wird durch das Regelventil 2 auf den Niederdruck gedrosselt und leistet im Verdampfer V₂ nützliche Kälte. Die hier gebildeten Dämpfe werden durch das Ventil vom Kompressor angesaugt. Hat der Kolben beim Saughub die Schlitze am Ende des Hubes freigegeben, so strömen die höher gespannten Dämpfe aus dem Abscheider in den Zylinder mit Stoß ein, steigern den Druck im günstigsten Fall auf den Mitteldruck, und schließen das Säugventil. Beim Rückgang schiebt der Kolben beide Dämpfe in den Verflüssiger. Im P — ^-Diagramm (Abb. 30) wird der verlustfreie Vorgang im Kompressor durch den Linienzug D A (Ansaugen aus V₂), A A" (Einströmen des Dampfes aus dem Abscheider, A" B" (Verdichtung), B" C (Ausschieben in den Kondensator) wiedergegeben. Im P—i-

*) Allgemeine Theorie: H. Inokuty Z. g. Kälte 1928, Heft 2.

РЧ

:tLRv,

CoW}

/Abscheider

V,

Уг

Abb. 29. Schema der Maschine nach Voorhees.

Diagramm (Abb. 31) stellt A den Zustand des aus dem Verdampfer II P angesaugten Dampfes dar, Ä denjenigen des Dampfes hinter dem ersten Regelventil. Nach der Mischung hat der Abb- ³⁰* r ~~    der Voorhees‘

Dampf den Zustand A".

A" liegt auf der P₀₁ — Waagrechten. Der Mischdampf [wird adiabatisch bis B" verdichtet, bis C kondensiert bzw/gekühlt, wenn der Druck über dem kritischen liegt, und bisjćr gedrosselt. Der sich bildende Dampf hat den Zustand A', die abgeschiedene Flüssigkeit den Zustand E. Nach der zweiten Drosselung stellt F den Zustand der Mischung dar, die nach dem Durchströmen des Verdampfers in den Zustand A gelangt. Die Enthalpie iÄ" ergibt sich aus folgender Überlegung:

Nach der ersten Drosselung entstehen aus 1 kg Flüssig

er В В"

E Por

D Рог

А"

■►V

Boi

B'

b"

A"

Abb. 31. P — г-Diagramm des Voorhees-Prozesses.

keit x₁ kg Dampf und (1 — %) kg Flüssigkeit; wegen 4 = W + X! r₀₁ = i₀₁' + x₁ (%" — V) ist

ic — %    ^oi

% %

fyjl »c ^oi fy)l ^01

Im Zylinder befinden sich am Ende des Saughubes (1 — xJ kg Dampf vom Druck P₀₂, und nach Öffnen der Schlitze treten x₁ kg Dampf vom Druck P₀₁ hinzu, ohne daß das Volumen sich ändert. Im Zylinder befindet sich dann 1 kg Dampf vom Zustand A'\ Infolgedessen ist

(1 — X₁)VA = (1 — Xj) VÖ2 .

Der bereits im Zylinder befindliche Dampf hat die innere Energie (1 — xx) uA kcal/kg, der einströmende Dampf bringt

(i)

und

(la)

(2)

*1=

roi

1 — x₁ =

vA” —

r01

davon mit хгиАг und auf ihn leistet der nachschiebende Dampf die Arbeit A. P₀₁x₁ vA', so daß ist

uA" = (1 — хг)иА Ą-x₁uAr+ AP₀₁ x₁ vA' ; wegen u = i — APv ist

iA" — AP0i vA" = (1 — x±) iA — (1 — ą) AP₀₂ va + x₁ iA'% so daß

iA" = (l — x₁) iA + x₁ iAr + Ä(1 — Xj) vA (P₀₁— P₀₂)

oder

(3) iA" —- (1    x^)i₀2 -f- x^i01    ^-(1    ^1)^02C^oi P02)*

Punkt A" ist bestimmt durch vA", iA" sowie den Druck P₀₁, ist also überbestimmt. Entsprechen die 3 Bestimmungsgrößen einander nicht, so muß P₀₁ geändert werden, bis sie entsprechen.

Der Arbeitsaufwand, welcher dem Diagramm E А" В" C in Abb. 30 entspricht, ist Al' = iß" — iA" und derjenige, der der Fläche DAA"E entspricht, ist:

Al" = Ava» (P₀₁ — P₀₂) =A(1 — x₁)va (P₀₁ — P₀₂) ⁼ ^(1    ^i) V02 (P01    ^02) »

so daß

Al = Al' + Al" = iß" — iA" + A(1 — ^i) ^02(^01 — -^02) und wegen (3) und (1) bzw. (la)

Àoi-ic

(4)

Al — iß" Îq₂

roi

^01

hi

Von 1 kg Flüssigkeit, das durch das erste Regelventil strömt, bleibt der Teil (1 — хг) flüssig, nach Durchgang durch das zweite Regelventil nur (1 — а^)(1 — x₂) kg, wobei

(5)

l — x₂

Demnach ist die Kälteleistung für 1 kg durch die Maschine laufendes Kältemittel

(6)    Я.0 = (4    ^î) (1    #₂) h

Demnach wird

Г02

roi

/н\    _ % (%    гс)(^02    %)

[ }    Al    iB" r₀₁ - #    гс) - « & - г₀{) *

Der Voorhees-Prozeß kommt insbesondere für Kohlen-

säuremaschinen bei warmem Kühlwasser und tiefer Verdampfungstemperatur in Betracht.

Beispiel: Kohlensäure t₀₂ = — 20° ; t = 25° ; ohne Unterkühlung also tc = 25°.

г’02 = 156,8 kcal/kg

ic = 118,8    „

Angenommen t₀₁ — — 5° C

Vq2 = 19,5 dcm³/kg Po2 ⁼- 20,1 at

i'₀[ = 156,4 kcal/kg p₀₁ = 31,1 at

ioi — 96,9    ,, g

Nach (1) ist: =

118,8 — 96,9

= 0,369 1 — x₁ — 0,631

iA» = 0,631 • 166,8 + 0,369 • 166,4 + ~ 0,631 • ^ • 11.10000

166,4—96,9

Nach (3) ist dann:

1000

= 159,9 kcal/kg

Nach (2) ist:

va" = 0,631 • 19,5 = 12,3 dcm³/kg Der durch i = 159,9 und v = 12,3 bestimmte Punkt liegt bei einem Druck, der einer Verdampfungstemperatur von etwa — 1° C entspricht.

Wählt man t₀₁ = — 2,5°, so passen die 3 Größen zusammen. Es wird iA/f — 160,4 kcal/kg, vA„ = 12,5 dcm³/kg г‘0( = 156,3 kcal/kg p₀₁ = 33,2 at ^oi⁼ 98,4    ,,

r₀₁ = 57,9    ,,

= 3,46.

Bei zweistufiger Drosselung und zweistufiger Verdichtung mit Zwischenkühlung durch das Kältemittel würde bei gleichen Druckverhältnlissen die Kompression der Niederdruckstufe bei % = 162 und diejenige der Hochdruckstufe bei if = 163 enden, so daß nach Gl. (7) auf S. 47 ist __ (156,8 — 98,4) (156,3 —118,8) e (162—98,4) (163—156,3) + (162—156,8) (156,3—118,8)

= 3,57 .

Es wird dabei гв" = 167,8 kcal/kg so daß nach (7) wird _ (156,3 - 118,8)(156,8 - 98,4)

£    167,8.67,9 -166,8(166,3 -118,8) -166,3(118,8 - 98,4)

Diese Leistungszahl ist nur wenig größer als die des Vorhees-Prozesses. Der hauptsächlichste Vorteil der Verbundwirkung mit Zwischenkühlung liegt darin, daß man den Mitteldruck P₀₁ frei wählen kann. Und der günstigste Mitteldruck liegt bei 36,2 ata, d. h. bei etwa 0° C. Dabei wird s = 4,3.

c) Verkettete Maschinen.

Wird Kälteleistung bei so tiefen Temperaturen (—80°) verlangt, daß die üblichen Kältemittel versagen, z. B. weil

Ri

Rz

■F,

V₂

K,

K,

Abb. 32. Verkettete Maschine.

sie bei diesen Temperaturen fest sind, so kann man für die Tieftemperaturstufe ein anderes Kältemittel, z. B. Aethylen verwenden, dessen Verflüssiger (F₂) durch das verdampfende normale Kältemittel (Vх), z. B. Ammoniak (— 40°) der Hochtemperaturstufe gekühlt wird; der Hochdruckkompressor (Кг) arbeitet mehrstufig. Im Verdampfer-Kondensator kann die Wärme entweder unmittelbar von einem Kältemittel auf das andre übergehen, oder es werden die Kondensatorschlange und Verdampferschlange in ein gemeinsames Solebad getaucht.

3. Wasserdampf-Maschinen.

Die besondere Bauart (Abb. 33) ist bedingt durch das große spez. Volumen des Dampfes bei tiefen Temperaturen (bei + 0° ist v" = 206 m³/kg). Die Verwendbarkeit beschränkt sich auf Verdampfungstemperaturen nahe 0°. Die vom Kühlraum kommende Sole tritt bei G als Regen (#) in den Verdampfer В ein, wo sie zum Teil verdampft. Die Dämpfe werden durch

f"

fiiüiä

Abb. 33. ЛУазвегйашрГ-Strahl-Kältemaschine.

den aus dem Düsenapparat mit sehr geringem Druck und hoher Geschwindigkeit kommenden Arbeitsdampf angesaugt, mit dem Arbeitsdampf zusammen im Diffusor C auf Kondensatordruck verdichtet und im Kondensator D verflüssigt. Die nicht verdampfte Sole sammelt sich im unteren Teil von R, von wo sie durch eine Pumpe F dem Kühlraum zugeführt wird. Das Kondensat wird durch den Strahlapparat E abgesaugt und mit dem Kühlwasser zusammen entfernt. Die in В verdampfte Wassermenge wird durch vom Konden-sator kommendes Kühlwasser, das durch Ventil J gedrosselt wird, ersetzt.

Bezeichnet der Index о den Zustand im Verdampfer, 1 denjenigen des zuströmenden Arbeitsdampfes und 2 denjenigen des Kühlwassers, so ist bei der verlustlosen Maschine die Kälteleistung je kg Kaltdampf

e, = b"-*V

Zum Absaugen von 1 kg Kaltdampf sind Gx kg Frischdampf nötig, die von Рг auf P entspannt werden, dabei die Arbeit A ćrj l, leisten und dadurch (Ог + 1) kg Dampf auf den Enddruck P, der durch das Kühlwasser gegeben ist, verdichten. Der Arbeitsaufwand für die Verdichtung ist

^(üi + 1)*,

so daß

demnach ist

AG₁l₁ = A{G₁ + l)l;

Al

Gl My — Al'

Ist der Arbeitsdampf trocken gesättigt, so ist Aly = 4" — V — (h" — s₀') T₀-, und wenn trockengesättigter Dampf abgesaugt wird, ist Al = i" — V — (s" — s₀') T₀, so daß i" — i'₀ — (s" — s’₀)T0 ¹    i"-i^-(s"-s^T₀'

Чо

OyAly-

Bei wirklichen Maschinen ist das Wärmeverhältnis nur etwa x/₃ der verlustfreien, wegen des Stoßes in der Düse und des schlechten Wirkungsgrades des Diffusors. Dazu kommt, daß die im Wasser gelöste Luft aus dem Verdampfer abgesaugt werden muß, wodurch die Kompressorarbeit etwa um 50% vergrößert wird.

Demnach ist in Wirklichkeit

das Wärmeverhältnis ist у

1,5 Al i)

Va Ali — -ÂÏ¹

Der Dampf verbrauch beträgt bei 0° Verdampfungs temperatur und Frischdampf von etwa 4 ata etwa 3 kg je kg Kaltdampf und bei Verwendung von Abdampf etwa 4 kg/kg.

Das Kühlwasser muß nicht nur den Kaltdampf, sondern auch den Arbeitsdampf niederschlagen, der Verbrauch ist demnach vier bis fünfmal größer als bei anderen Kältemaschinen. Allerdings ist bei der Wasserdampfkältemaschine der Verbrauch (Dampf und Wasser) der Betriebsdampfmaschine (Diffusor) mit enthalten.

Mehrstufige Verdampfung²) bringt gegenüber der einstufigen eine Ersparnis an Dampf und Kühlwasser von etwa 50 Prozent.

Für sehr kleine Leistungen kann man die Düsen mit Quecksilberdampf betreiben, der zur Kondensation wegen seiner hohen Temperatur nur sehr kleine Kühlflächen braucht.

Die Wasserdampfkältemaschinen haben eine größere wirtschaftliche Bedeutung bisher nicht erlangt.

B. Ausführung der Kompressionsmaschinen.

1. Kältemittel.

Ein ideales Kältemittel müßte folgende Eigenschaften haben: es soll billig, überall leicht zu beschaffen, ungiftig, nicht brennbar sein, es soll einen starken Eigengeruch haben, so daß man das Ausströmen aus Undichtigkeiten leicht bemerken kann; es soll kein Öl lösen und in flüssigem Zustande sich nicht mischen und schwerer oder leichter als Öl sein, so daß es sich leicht entfernen läßt. Der Druck soll so niedrig sein, daß an die Festigkeit der Röhren keine zu großen Ansprüche gestellt werden und sich die Stopfbüchsen leicht dicht halten lassen. Er soll aber auch nicht kleiner als 1 Atmosphäre sein, damit durch die Stopfbüchsen keine Luft und und mit ihr Feuchtigkeit in die Maschine eindringen können, wodurch die Druck- und Wärmeübergangs Verhältnisse ungünstig beeinflußt würden. Das Mittel soll die Baustoffe nicht angreifen. Die spezifische Wärme der Flüssigkeit soll klein sein, damit sie möglichst wenig Wärme in den Verdampfer mitbringt. Für Maschinen mittlerer bis großer Leistung, die mit Kolbenverdichtern arbeiten, soll die Verdampfungswärme recht groß sein, damit die stündlich umlaufende Kältemittelmenge und das Zylindervolumen klein gehalten werden kann. Maschinen kleinster Leistung brauchen dagegen ein Kältemittel mit kleiner Verdampfungswärme, damit die Abmessungen nicht unausführbar klein werden. Auch für Maschinen mit Turbokompressoren soll die Verdampfungswärme klein sein, weil die Ausführbarkeit der Schaufeln der letzten Druckstufe an ein bestimmtes Fördervolumen gebunden ist.

Es ist natürlich unmöglich, daß ein einziges Kältemittel diese zum Teil einander widersprechenden Anforderungen erfüllt.

Für Kältemaschinen kleiner bis großer Leistung mit Kolbenkompressoren hat sich Ammoniak (NH₃) seit 50 Jahren aufs beste bewährt und die größte Verbreitung gefunden. Der Druck liegt zwischen 0,5 ata (— 50°) und 21 ata (+ 50°), ist also leicht zu beherrschen. Eisen wird nicht angegriffen, dagegen Kupfer und seine Legierungen bei Anwesenheit von Feuchtigkeit. Es müssen daher alle Armaturen aus Eisen und Stahl gemacht werden. Ammoniak ist giftig und in einer Atmosphäre, die 4 mg Ammoniak in 1 Liter Luft enthält, ist ein Aufenthalt von x/₂ bis 1 Stunde bereits gefährlich. Namentlich die Schleimhäute und die Augen werden schwer gereizt. Luft mit 16,5 bis 26,8 Volumenprozenten Ammoniak ist explosibel, aber dieser Gehalt ist so groß, daß praktisch keine Gefahr besteht; jedenfalls ist keiner der aufgetretenen Unglücksfälle auf Explosion eines Am-moniak-Luft-Gemisches zurückzuführen, sondern stets auf andre Ursachen, wie Explosionen von Leuchtgas, Öldämpfen u. dgl. Der starke Geruch des Ammoniaks macht be-

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16

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$Si.

10

-30    -20    ~/0    0 HO +20    +30°C

Abb. 34. Dampfspannungskurven (rechte Ordinate nur für C0₂).

reits auf geringem fügige Undichtigkeiten aufmerksam, die durch Absuchen mit einem Salzsäurefläschchen oder einem brennen-40 den Schwefelfaden leicht gefunden werden können, da sich bei Anwesenheit von NH₃ weiße Wolken bilden. О Kohlendioxyd (Kohlensäure, C0₂) wird dort verwandt, wo der Geruch bei Ausströmungen lästig wird, also bei Aufstellung der Maschinen in Verkaufsräumen, in Schiffen — obwohl sich auch hier Ammoniakmaschinen einführen — u. dgl. Störend ist der hohe Druck (80 at), ferner die Geruchlosigkeit des Gases, das bei einem Gehalt von 100 mg in 1 Liter Luft gefährlich wird. Der kritische Punkt liegt bei + 31,5° sehr niedrig, und dadurch ist die Unwirtschaftlichkeit der Kohlensäuremaschinen bei warmem Kühlwasser bedingt.

Schwefeldioxyd (schweflige Säure, S0₂) kommt wegen seines geringen Druckes und dementsprechend großen Volumens für kleine und kleinste Maschinen, besonders für den

Haushalt, in Betracht. Es hat einen stechenden Geruch, greift die Atmungsorgane an und ist bei Anwesenheit von 1,7 mg in 1 Liter Luft gefährlich. Da der normale Siedepunkt bei —10° C liegt, besteht bei tieferen Verdampfungstemperaturen Unterdrück und damit die Gefahr des Eindringens von Luft, die Feuchtigkeit mitbringt. Es entsteht dann Schwefelsäure, die die Eisenteile angreift. Man verwendet mit Vorteil Kupferschlangen. In flüssigem Zustande ist S0₂ schlüpfrig.

Methylchlorid (CH₃C1) wird für kleinste Maschinen verwandt. Der normale Siedepunkt liegt bei —24° C. Es ist chemisch indifferent, narkotisierend, brennbar. In neuester Zeit wird Difluordichlormethan (CF₂ Cl₂) — kurz F 12 genannt — empfohlen; es ist nicht brennbar, ganz ungiftig, doch bilden sich an offener Flamme Spuren des sehr giftigen Phosgens; die Drücke liegen zwischen 1,5 ata (—20°) und 7,6 ata (+ 30°), sind also leicht zu beherrschen.

Für Turbomaschinen verwendet man Stoffe mit möglichst

vielen Atomen im Molekül, da bei diesen Cp klein und damit

cv

die Endtemperatur der adiabatischen Verdichtung niedrig wird. Man verwendet etwa Dichloräthylen (C₂H₂CC1₂), das ein sehr großes spez. Volumen hat. Die Drücke liegen zwischen 0,05 ata bei —20° und 0,52 bei + 30°, also auch auf der Hochdruckseite im Vakuum. (Z. g. K. 1932, Heft 7, 8.)

2. Bauformen normaler Maschinen.

Zu beachten: Zugänglichkeit aller Teile, Platz zum Herausheben der Verdampferschlangen, zum Herausnehmen des Kompressorkolbens, zum Reinigen der Kondensatorschlangen. Jeder Apparat soll durch zwei Absperrungen gegen die anderen abgedichtet werden können. Oder: Vollkommene Einkapselung („Autofrost“ von A. Freundlich, Düsseldorf, und Abb. 35).

Maschinen kleinster Leistung (Haushalt) stellen besondere Anforderungen und werden später behandelt. Für die Ausbildung der Einzelteile sind die physikalischen, chemischen und physiologischen Eigenschaften des verwandten Kältemittels maßgebend.

Bei Stoffen, deren Druck unter 1,03 at sinkt, muß das Eindringen von Luft in die Maschine verhindert werden. Etwa in die Maschine eindringende Feuchtigkeit verringert bei NH3 die Kälteleistung, führt zur Bildung von Schwefelsäure bei S0₂. Außerdem besteht die Gefahr der Verstopfung dünner Querschnitte durch Eispfropfen.

Kompressoren.

Groß en bernes sung: Ist Q₀ die verlangte Verdampfer-leistung, q₀ die Kälteleistung je kg Kältemittel unter den als

Qo

■v₀"

bekannt vorauszusetzenden Bedingungen, so ist V₀ =

das anzusaugende Dampfvolumen. Für sehr große Dampfvolumen werden Turbo-Kompressoren verwendet; die untere Grenze liegt bei einem Endvolumen der Kompression von etwa 1000 m³/h. Umlauf zahlen 3000 bis 16000 min⁻¹.

Mindestkälteleistung bei 10° Verdampfung und + 25° C Verflüssigung

Ammoniak ...

Schwefeldioxyd Methylbromid Dichloräthylen Chloräthyl.....

Vorteile: Geringer Raumbedarf, Abdichtung nur einer Stopfbüchse, Möglichkeit unmittelbarer Verbindung mit Elektromotor oder Dampfturbine. Freiheit des Dampfes von Öl, daher reine Flächen in Kondensator und Verdampfer und guter Wärmeübergang.

Sehr gute Abdichtung der horizontalen Teilfuge erforderlich. Der Kompressor der Abb. 35 arbeitet zweistufig mit Flüssigkeitseinspritzung hinter der Niederdruckstufe. Kondensator und Verdampfer im Gehäuse unter der Maschine.

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Abb. 35.

Geschlossene Kältemaschine, Blocktype mit Turbokompressor, Deckel abgehoben. (Brown, Boveri & Cie., Baden, Schweiz.)

Bei doppeltwirkenden Kolbenkompressoren ist das vom Kolben durchstrichene Volumen V = d² л s. n. 30 =    , wo-

bei der Lieferungsgrad A je nach Größe und Ausführung der Maschine 0,6 bis 0,9 beträgt. Mittlere Kolbengeschwindigkeit s • n

zwischen 1,5 und 2,5 m/sek. Mit Kücksicht auf die 30

Massenbeschleunigung soll s. n² bei schnellaufenden Maschinen 10000, bei langsam laufenden 5000 nicht überschrei-ten. In Deutschland wird die liegende Anordnung bei Maschinen über 50000 kcal/h bevorzugt.

Besondere Anforderungen: Sehr starre Konstruktion, gut abdichtende und leicht zugängliche Stopfbüchse, genaue Zentrierung aller Teile zur Vermeidung von Undichtigkeiten. Die Teile, die zugänglich bleiben müssen, wie Kurbel, Kreuzkopf, aus denen aber Öl abspritzen kann, werden mit Blech ver-

/50

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90t

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20

2S

30

tS!°C

Abb. 36. Kennlinien eines Kälte-Turbokompressors bei unveränderlicher Drehzahl.

in °/₀ des Normalwertes

G Normalpunkt - Kälteleistung

--Leistungsaufnahme in den Klemmen

des Antriebsmotors.

£₀ = Verdampfungstemperatur, °C. t = Verflüssigungstemperatur, °C.

kleidet. Alle gleitenden Teile werden automatisch durch eine von der Welle aus angetriebene Pumpe geschmiert. Zur Schmierung von Kolben und Stopfbüchse ist kältebeständiges Öl zu verwenden, dessen Stockpunkt unterhalb der in Betracht kommenden Verdampfungstemperatur des Kältemittels liegt, für C0₂ Zylinder wasserfreies Glyzerin oder Sonderöl. S0₂ Zylinder werden meist nicht geschmiert, nur die Kolbenstange bekommt etwas Vaseline. Die Bauweise der Zylinder ist für S0₂ und

NH₃ die gleiche (Abb. 38). Oft erhalten S0₂- (seltener NH₃-) Zylinder einen Kühlwassermantel (d) um Lauffläche und Stopfbüchse ; es bildet sich dann an der Lauffläche ein Hauch flüssiger schwefliger Säure, die schlüpfrig ist und schmiert. Der Einfluß des Wassermantels auf den Lieferungsgrad und den Leistungsverbrauch doppeltwirkender Maschinen ist nur gering und nur bei überhitztem Betrieb, mit dem S0₂-Maschinen stets arbeiten, vorhanden.

tfc,

Abb. 37. Ammoniak-Verdichter. Schweres Gabelmodell. (Linde.)

Die Stopfbüchsen erhalten einen Grundring, davor meist eine Metallpackung, deren aus Segmenten bestehenden Ringe durch Federn an die Stange gedrückt werden, und zur Endabdichtung einen Gummiring. Diese und ähnliche Metallpackungen haben die mit Talg getränkten Baumwollzöpfe fast vollständig verdrängt. An einem Zwischenstück ist die Stopfbüchse mit der Saugleitung (g) (Abb. 38) verbunden, damit etwa durch den hinteren Teil hindurchgetretenes Kältemittel nicht in den Maschinenraum gelangt. Bei C0₂-Maschinen verwendet man vielfach in Kolben und

Krause, Die Kältemaschinen.

Stopfbüchse zur Abdichtung mit Glyzerin getränkte Lederstulpen, deren Lebensdauer 500 bis 1000 Arbeitsstunden beträgt. Wegen dieser raschen Abnützung und ihrer Empfindlichkeit gegen Überhitzung werden sie oft durch gußeiserne Ringe ersetzt. Die meist am Zylinderumfang angeordneten Ventile haben entweder leichte, mit großen Führungsflächen versehene Spindeln mitj elastischer Hubbegrenzung oder Blechplatten mit^ kleiner Hubhöhe. C0₂ Zylinder werden zu-

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____^

Abb. 37 a. Zusammenstellung einer Kühlmaschinenanlage (a Elektromotor, b Verflüssiger, c Verdichter, d Eegelventil, e Verdampfer).

weilen aus einem vollen geschmiedeten Stahlblock hergestellt; Probedruck 200 at.

Um vorübergehend, z. B. beim Anlassen, oder auch dauernd ohne Änderung der Umlaufzahl den Arbeitsbedarf zugleich mit der Kälteleistung zu vermindern, hält man ein Säugventil dauernd offen (Abb. 40 b), wodurch die Kälteleistung um die Hälfte vermindert wird. Oder man fügt einen zusätzlichen, abschaltbaren schädlichen Raum (a in Abb.38) an, in den ein Teil des Dampfes bei Druckhub gepreßt wird, aus dem er beim Saughub wieder in den Kolbenraum zurückströmt. Zuweilen macht man den schädlichen Raum von veränderlicher Größe, wodurch man die Kälteleistung in be-

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b l h

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Abb. 38. Zylinder eines Schwefeldioxydverdichters der A. Borsig G. m. b. H., Berlin. a zusätzlicher schädlicher Baum, b Säugventil, c Druckventil, d Wassermantel, e Kühlwasserabfluß, / Kühlwasserzufluß,

g Verbindung zur Saugleitung, h Ölleitung.

Ю

*

liebiger Weise herabsetzen kann. Bei dieser Art der Leistungsregelung wird die Reibungsarbeit nicht verändert. Mit sinkendem Leistungsverbrauch sinkt auch der mechanische

aßruckventü

b. Säugventil

Abb. 39. Plattenventile für liegende Ammoniakkompressoren der A. Borsig ' G. m. b. H., Berlin.

b. Säugventil

a. Druckventil

Abb. 40. Kegelventile für ШГ₃-Kompressoren der A. Borsig G. m. b. H., Berlin.

Wirkungsgrad. Dieser bleibt erhalten bei Änderung der Leistung durch Änderung der Drehzahl. Alle Verdichterzylinder mittlerer und größerer Maschinen sollen Indikatorstutzen haben, damit man den Betrieb durch Abnahme von Indikatordiagrammen dauernd überwachen und Mängel rechtzeitig feststellen kann. Ferner sollen Sicherheitsventile vor-

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Abb. 41. Einfach wirkender zweistufiger Ammoniakkompressor (Borsig).

t.v

gesehen sein, die sich bei zu starkem Ansteigen des Druckes im Verdichter öffnen und in die Niederdruckseite ausblasen.

Ein solches Ansteigen ist möglich, wenn der Verflüssiger kein Kühlwasser erhält oder, was bei unaufmerksamer Bedienung möglich ist, der Verdichter mit geschlossenem Druckabsperrventil angelassen wird. Vielfach benutzt man als Sicherheitsventile Plättchen aus Gußeisen oder auch aus dünnem Kupfer, die bei bestimmtem Druck bersten und das Gas ins Freie oder in die Saugleitung entweichen lassen. Freilich kommt es vor, daß sie von gewissenlosen Maschinisten durch zu feste Plättchen ersetzt werden und dann natürlich unwirksam sind.

Verbundkompressoren werden meist mit durchgehender Kolbenstange oder Stufenkolben so gebaut, daß nur ein Kurbeltrieb erforderlich ist.

Eine echte Verbundwirkung ist zuweilen auch in einem Zylinder eines doppeltwirkenden Kompressors möglich. Die eine Seite wirkt als Mederdruckstufe und die andere als Hochdruckstufe, was dann möglich ist, wenn noch ein Hochdruckverdampfer etwas Dampf vom Mitteldruck liefert, oder wenn das Fördervolumen der Hochdruckseite durch einen zusätzlichen schädlichen Raum verkleinert wird. Hach Möglichkeit wird man es so einrichten, daß der am leichtesten abzudichtende Druck auf der Stopfbüchsenseite herrscht, also bei mit Unterdrück arbeitenden Maschinen (S0₂) der Hochdruck, sonst (NH₃) der Mederdruck.

Kompressoren mittlerer Leistung werden in Deutschland oft, solche kleiner Leistung immer stehend und einfachwirkend ausgeführt. In Amerika bevorzugt man diese Bauart auch für große Leistungen. Ihr Vorteil liegt darin, daß der Kolben die Lauffläche nicht durch sein Gewicht einseitig beansprucht, daß man die Kolbenfläche für das Säugventil ausnützen, also allen Ventilen größeren Querschnitt und kleineren Hub geben kann, daß die Kreuzkopfführung wegfällt und das Kurbelgehäuse geschlossen werden kann. Doch findet man auch bei großen Leistungen

-m_

■a-

Abb. 42. Ammoniakverdichter amerikanischer Bauart.

doppeltwirkende stehende Maschinen mit Kreuzkopf. Aus dem Gehäuse wird die Welle in einer „rotierenden“ Stopfbüchse (Weichpackung oder Schleifring, s. Abb. 56) herausgeführt, die verhältnismäßig leicht abzudichten ist, zumal das Gehäuse an die Mederdruckseite (bei Vakuummaschinen an die Hochdruckseite) angeschlossen wird, besonders, wenn man die Stopfbüchse unter Ölverschluß setzt. Abb. 42 zeigt eine Maschine in

Zwillingsanordnung der in Amerika üblichen, auch in Deutschland verbreiteten Anordnung. Die Kurbeln tauchen in das Öl, das sich im Kurbelgehäuse befindet, und spritzen es auf die Lager und die Kolbenlauffläche. Der Kolben ist sehr lang, mit je 2 Kolbenringen oben und unten versehen, so daß er die seitliche Kraftkomponente gut aufnimmt und verhindert, daß zuviel (kältebeständiges !) Öl mit den angesaugten Dämpfen nach oben gerissen wird. Da das Kältemittel stets in gleicher Richtung durch den Zylinder strömt, ist dieser in der Nähe des Druckventils im Durchschnitt wärmer als der untere Teil. Demgemäß ist ein Wassermantel um den oberen Teil des Zylinders wirksamer als bei einem Wechselstromkompressor. Der untere Teil des Zylinders wird manchmal gegen Wärmeeinstrahlung isoliert. Der Zylinderdeckel ist als Sicherheitsventil ausgebildet. Die Umlaufzahl liegt je nach Größe zwischen 200 und 400 je Minute, gelegentlich auch noch höher.

Bevor die verdichteten Dämpfe verflüssigt werden, gelangen sie in den Ölabscheider, der das vom Dampf mitgerissene Öl möglichst vollständig aus ihm entfernen soll, damit es in den Wärmeaustauschapparaten den Wärmeaustausch nicht behindert. Der vom Verdichter kommende Dampf tritt bei a (Abb. 43) ein, strömt bei b aus und gibt beim Durchgang durch mehrere Siebe c (oder Prallplatten) an diese das mitgerissene Öl ab, das sich am Boden ansammelt. Der innere im Abscheider befindliche Zylinder d ist durch die Rohre e und / mit der Saugleitung des Verdichters verbunden, kann aber durch Ventil g abgeschlossen werden. Durch Ventil h kann man den Ringraum des Ölabscheiders mit dem Innern des Zylinders d verbinden, durch Ventil г dieses mit dem Außenraum. Ist im Ringraum das Öl bis zum Schauglas к gestiegen, dann wird Ventil g auf kurze Zeit geöffnet, geschlossen und dann h geöffnet. Da nun in d der Druck der Saugseite herrscht, tritt das Öl aus dem Ringraum nach d über. Hat sich dieser Vorgang mehrfach wiederholt, so daß viel Öl in d gesammelt ist, so wird g für einige Zeit geöffnet; dabei wird das im Öl gelöste Ammoniak abgesaugt, und zwar sehr gründlich, weil das öl durch die durch den Ringraum strömenden warmen Dämpfe beheizt wird. Dann wird Ventil g geschlossen und das Öl bei m durch Öffnen von i abgelassen. I ist ein Rückschlagventil. Da sich das Öl zum Teil in Dampfform im überhitzten Dampf befindet und sich dann im Ölabscheider nicht vom Dampf trennt, ist es zweckmäßig, diesen vor Eintritt in den Ab-scheider durch Vorschaltung eines '

\b

Dampfkühlers zu enthitzen.

II*

Im Verflüssiger (Kondensator)

soll

1.    der überhitzte Dampf auf Sättigungstemperatur gebracht,

2.    der gesättigte Dampf verflüssigt und

3.    die Flüssigkeit möglichst tief gekühlt werden.

Abb. 43. Ölabscheider für große Ammoniak - Kältemaschinen -Anlagen von A. Borsig, Berlin.

Dabei können die 3 Zonen im Kondensator nicht scharf getrennt werden, sondern gehen ineinander über. Die abzuführende Wärmemenge, die Kondensatorleistung, ist Q = Q₀ + AL.

Zur Wärmeentziehung verwendet man, mit Ausnahme der Maschinen kleinster Leistung für den Haushalt (mit Kühlung durch Luft), stets Wasser. Grundsätzlich lassen sich 2 Bauweisen unterscheiden :

a) Im Tauchverflüssiger (DurchflußVerflüssiger) dient die abgegebene Wärme ausschließlich zur Erwärmung des Kühlwassers,

b) im Verdunstungs- oder Berieselungsverflüssiger dient sie außerdem dazu, einen Teil des Kühlwassers zu verdunsten.

Die Wärmemenge, die stündlich durch eine ebene Fläche oder Metallrohre übertragen wird, ist Q = Fk .At,

wobei bedeuten:

F die Fläche in m²,

к die Wärmedurchgangszahl in

kcal

m²⁰Ch ’

At die mittlere Temperaturdifferenz zwischen außen und

innen.

Ist tc die Temperatur des kondensierenden Kältemittels, tz die Zulauftemperatur, ta die Austrittstemperatur des Kühlwassers, so kann man

At —

setzen.

ta tz

lu (tc tz) ln(te ta)

Genau ist das nicht, weil die Wärmedurchgangszahl nicht an allen Stellen der Übertragungsfläche gleich groß ist; namentlich ist sie in dem mit Flüssigkeit gefüllten Teil kleiner. к ist bestimmt durch die Gleichung

wobei bedeuten:

ax und аз die Wärmeübergangszahlen auf beiden Seiten,

<5 die Dicke der Wand in m,

X die Wärmeleitzahl des Baustoffes.

Bei der geringen Wandstärke der Bohre und der guten

Wärmeleitung der Metalle kann der Summand -y vernach-

lässigt werden. Die Wärmeübergangszahlen des kondensierenden Kältemittels sind bei nicht mit Kondensat oder Öl bedeckten Flächen; für NH₃ etwa 10000, für S0₂ etwa 7000, für C0₂ etwa 4000

kcal

m²⁰Ch

Die Wärmeübergangszahl von Wasser von der mittleren Temperatur tm, das durch ein Rohr vom Durchmesser d in m mit der Geschwindigkeit w in m/sek strömt, ist oc = 1755 (1 + 0,0154) * w⁰’⁸⁷ • hängt also wesentlich von der Wassergeschwindigkeit und etwas vom Rohrdurchmesser ab.

S

5

S

5=

2

II

TC

Bei der Bemessung der Flächen ist aber zu beachten, daß das Kondensat nicht immer sofort abgeführt wird, daß Verschmutzen der Flächen durch Öl und Kesselstein den Wärmedurchgang wesentlich vermindert und man im Betriebe die Flächen nicht ganz rein halten kann, und daß ein Teil der Kühlfläche oft nur bereits verflüssigtes Kältemittel führt. Man muß also die Flächen erheblich reichlicher bemessen als vorstehende Formel ergeben würde.

Abb. 44. Tauchverflüssiger.

Der Forderung hoher Wassergeschwindigkeit und rascher Abführung des Kondensates entspricht die alte Bauart des Tauchverflüssigers (Abb. 44) nicht. Man findet sie nur noch in alten Anlagen. Die Dämpfe treten durch ein Verteilungsstück in die schraubenförmig gewundenen Schlangen oben ein, kondensieren, die Flüssigkeit tritt unten aus. Das Kühlwasser tritt unten ein, oben aus. Dieser Gegenstrom wird durch das Rührwerk zerstört, das das Wasser in rotierende Bewegung bringt. Trotz dieser bleibt der Wärmeübergang schlecht. Man rechnet etwa für 1250 kcal/h Verflüssiger-

leistung 1 m² äußere Kühlfläche (Rohrdurchmesser bei NH₃ 30 mm innen, 38 mm außen). Nachteile: teuer, verschmutzt bei unreinem Wasser stark, schwer zu reinigen, große Raumhöhe erforderlich zum Herausheben der Schlangen für Besichtigung und Ausbesserung.

Wesentlich günstiger arbeiten Doppelrohrverflüssiger nach Abb. 45. Das Kühlwasser läuft durch die Rohre, so daß diese nach Abnahme der Rohrkrümmer leicht gereinigt werden

Abb. 45. Schnitt durch ein Element eines Doppelrohrverflüssigers.

können. Die Kühlflächen sind um so wirksamer, je kleiner der Rohrdurchmesser und je höher die Wassergeschwindigkeit sind. Die Grenzen sind gegeben durch den Rohrleitungswiderstand für das Wasser, der etwa mit dem Quadrate der Geschwindigkeit wächst, w meist 0,5 bis 1 m/sek. Für größere Leistungen werden mehrere Wasserrohre parallel in ein Kältemittelrohr verlegt (Abb. 45 a). Man kommt dabei etwa mit einer

bei Ammoniak

Wärmedurchgangszahlx) к=600 bis 800

kcal m²⁰Ch

auf ausreichende Flächen. Bei ganz reinen Flächen erzielt man höhere Durchgangszahlen. Das flüssige Kältemittel wird hinter dem Kondensator in einem Behälter gesammelt, der

l) Alle hier und weiter unten angegebenen Wärmedurchgangszahlen geben lediglich die Größenordnung an und machen auf Genauigkeit keinen Anspruch.

möglichst so groß sein soll, daß er den gesamten Kältemittelvorrat der Maschine aufnehmen kann.

Man kann die Wirksamkeit eines Doppelrohrkondensators wesentlich durch Berieselung der Rohre von außen erhöhen. Das kommt besonders für große Leistungen in Betracht.

Der Verbrauch an Kühlwasser richtet sich nach der zugelassenen Erwärmung. Es ist Q = Q₀ + AL = Gw(ta — tz), wobei Gw der stündliche Wasserverbrauch, tz die Temperatur

J Dampf-Emtritt

huMwasse

Austritt

Kiihlwasser Eintritt »—>4 Ettissiffkeits-Austritt *

Abb. 45a. Elementen-Ammoniakverflüssiger.

des zufließenden, ta die des abfließenden Wassers ist. Bei einer Kühlwassertemperatur von 10° C rechnet man mit einem Verbrauch von etwa l,3m³/h für Q₀ =10000 kcal/hjbei etwa —10° C Verdampfung. Dann läuft das Wasser mit etwa 20° C ab und die Verflüssigungstemperatur liegt etwa bei 25° C.

Bei großen Anlagen muß man gewöhnlich den Kühlwasserverbrauch einschränken. Man benutzt dann Berieselungsverflüssiger (Abb. 46). Die Umlaufpumpe entnimmt der Auffangschale Wasser und fördert es in ein Wasserverteilungssystem über den ebenen Verflüssigerschlangen, von dem das Wasser auf die Schlangen herabrieselt. In den Wasserkasten gießt auch die Frischwasserleitung aus. Das kalte, bereits zur Nachkühlung des Kondensats ausgenützte

Zusatzwasser mischt sich mit dem schon benutzten und drückt dessen Temperatur etwas herab. Während des Herab-rieselns erwärmt sich das Wasser an den Schlangen und gibt Wärme durch Verdunstung, Leitung und Strahlung an die umgebende Luft ab, so daß es mit einer verhältnismäßig geringen Temperaturerhöhung unten ankommt. Die Menge des Zusatzwassers muß größer sein als diejenige, welche ver-

Frisch wasser

D Nff₃ ) NH₃

- Ц T

I Überlauf

Umlaufpumpe

Abb. 46. Leitungsanordmmg beim Berieselungskondenaator.

dunstet und verspritzt. Der Überschuß läuft durch den Überlauf ab. Man rechnet im allgemeinen damit, daß man bei

^1200 j mit х/з der für den Tauch

normaler Kühlfläche

Verflüssiger benötigten Wassermenge auskommt. Im äußersten Falle kann man aber die Wassermenge auf nur 7 bis 10% der für den Tauchverflüssiger erforderlichen beschränken; doch muß man dann die Kühlfläche nicht unerheblich, etwa durch Einbauten aus Holz, vergrößern oder höhere Verflüssigungstemperaturen in Kauf nehmen. Gegen Bestrahlung durch die Sonne werden die im Freien aufgestellten Verflüssiger durch luftdurchlässige Umbauten aus Holz geschützt. Nach der Theorie des Berieselungskondensators von Merkel (Z. g. K. 1927) kann man schreiben:

1-0,5£

Q = Qi + Wz(ta — tz) = aß F(i'ń ~i) + W

worin bedeuten

Q die abzuführende Wärme in kcal/h,

Qi die an die Luft abgegebene Wärme,

Wz das Gewicht der stündlich zugesetzten Wassermenge, ta die Temperatur des ablaufenden Wassers, tg die Temperatur des zulaufenden frischen Wassers, g die Verdunstungszahl, das je m² und h verdunstende Wassergewicht in kg,

ß das Verhältnis der Wasseroberfläche zur Kühlfläche,

F die Kühlfläche in m²,

г" der Wärmeinhalt mit Feuchtigkeit gesättigter Luft von der Temperatur tm,

i der Wärmeinhalt der Luft außerhalb des Kondensators, tm die mittlere Temperatur des Kühlwassers auf dem Kondensator,

W das Gewicht der stündlich umlaufenden Wassermenge,

£ das Verhältnis der Frischwassermenge zur umlaufenden. _ oc _Wärmeübergangszahl von Wasser an Luft

Cp spez. Wärme der Luft mit ihrem Dampfgehalt * Bezüglich g und ß ist man auf Annahmen angewiesen, g ist stark von der Luftgeschwindigkeit abhängig. Bei Abwesenheit von Holzeinbauten und mäßigem Wind kann G.ß=bO geschätzt werden. Die Größe von tm kann aus Abb. 47 ermittelt werden. Trägt man i'ń — i für verschiedene Wärmeinhalte г der Luft über tm auf, so erhält man eine Schar kongruenter Kurven, die aus der Kurve г" über tm durch Parallelverschiebung um г nach unten hervorgehen. Trägt man in diesem Diagramm bei der Abszisse tm = tz

nach oben ab und legt durch den

o-ß-F

die Strecke AB =

-20

О 5    10    15 20    25 30>f35 40 45^50^

Abb. 47. Ermittelung der Rieselwassertemperatur.

Rieselwassers einstellen, z. B. in der Abb. im Punkte 0, bei Annahme eines i = 10 kcal/kg der Luft. Also tm = 32,5° C.

* (ßm ^z)*

Dann ist CD=i'ń—г und CE

80

Kältemaschinen (Kompressionsmaschinen). Punkt В eine Gerade mit der Neigung

tgy

, so schneidet diese die Kurven

bei denjenigen Werten von tm, die sich bei dem betreffenden Wärmeinhalt г der Luft als mittlere Temperatur des

a-ß-F 1 — 0,5 C

kca

80

до

ïm-i ¹⁰

zr-0.1

60

50

АО

30

ZO

10

-ю

/Ж

II

-*97

a-ß-F 1 — 0,5C CD ergibt die durch Verdunsten, CE die durch Erwärmung des Wassers abgeführte Wärme.

Hieraus ergeben sich die Betriebseigenschaften des Kondensators. Bei kleinem i, also kalter und trockener Luft, ebenso bei großem er, also lebhaftem Wind, ist tm klein, demnach der Kondensatordruck klein, der Kondensator arbeitet

gut. Bei schwüler Luft und Windstille arbeitet er schlecht. Bei steigender Belastung steigt tm sowie die Wärmeabfuhr durch Verdunstung. Je mehr und je kälteres Wasser man zusetzt, um so tiefer ist tm und um so kleiner der Anteil der Verdunstung. Stärke der Berieselung etwa 0,3 1/sek auf 1 m des obersten Rohres, к = 240 kcal/m² °C, d. h., also etwa 1200 kcal/m²h bei normalen Anlagen.

Sehr vorteilhaft ist es, jedes einzelne Kältemittelrohr anzuzapfen und die sich in ihm niedergeschlagene Flüssigkeit in den Sammelbehälter abzulassen. Dadurch bleiben die Kühlflächen für die Verflüssigung frei und es stellt sich ein niedriger Verflüssigungsdruck ein. Die Flüssigkeit wird im Kondensator nicht unterkühlt.

Führt man den Kältemitteldampf unten in den Kondensator ein (nach Block, ausgeführt von A. Freundlich, Düsseldorf) und zieht oben die Flüssigkeit ab, so erzielt man, wenn so viel Wasser wie beim Tauchkondensator über die Schlangen läuft, eine Übertragung von über 1000 kcal/h m² °C. Die Gründe für dies günstige Verhalten dürften in der starken Durchwirbelung von Dampf und Flüssigkeit liegen, während beim „normalen“ Kondensator ein großer Teil der Fläche von langsam strömender Flüssigkeit bedeckt ist.

Die Gesellschaft für Lindes Eismaschinen baut sehr wirksame Verflüssiger mit senkrecht stehenden in Ebenen angeordneten von außen berieselten Rohren. Berieselungsmenge bis 8 1/sek bezogen auf 1 m Rohrumfang. Der Dampf wird unten zugeführt und die Flüssigkeit unten entnommen, к —— 1000 kcal/m² °C und darüber.

Bei den besonders in Amerika üblichen Mantel- und Röhrenkondensatoren werden die Rohre von innen berieselt. Rohrdurchmesser 2 bis 2¹/₂". Rohrlänge 3 bis 5 m. к = 685 kcal/m² °C h bei 101/min für jedes Rohr und к = 1525 bei 30 1/Rohr. Im praktischen Betrieb werden 3500 bis 4500 kcal/m² h übertragen. Einheiten bis zu je 450 000 kcal/h. Vorzüge:

Krause, Die Kältemaschinen.

Geringer Platzbedarf, leichte Reinigung. Die Röhrenkondensatoren werden auch in liegender Anordnung gebaut, wobei die Röhren in ihrem ganzen Querschnitt von Wasser durchströmt werden.

pp Wasseremtritt

Sicherheitsrenlil u. Druckausgleicher

Entlüfter

Bei allen Kondensatoren: Ölablaß am Boden des Flüssigkeitssammlers vorsehen ! Am höchsten Punkt des Kondensators : Entlüftungshahn.

Gaseintfitt

. ÏL P/üss/gke/tsaustntt

Mit Doppelrohrverflüssigern baulich verbunden sind die Flüssigkeitskühler, in denen das Kältemittel fast auf Kühlwasserzufluß-

Ölablaß

Überlauf гит i Abtrasserkona!

temperatur gekühlt wird.

гиг Pumpe

Bei „normalen“ Berieselungsverflüssigern wird der Flüssigkeitskühler als be-

Abb. 48. Stehender Mantel- und*Röhren- SOnderer Teil, Und zwar kondensator (SheU^und^Tube) mit oberem meist als Doppelrohrapparat

ausgeführt. Das Kühlwasser durchströmt erst den Flüssigkeitskühler, dann den Ver-

flüssiger, к zwischen 100 und 300 ——— .

°Cm²h

In jede Maschine dringt Luft ein oder es entstehen in geringem Maße nicht kondensierbare Gase durch Zersetzung. Ansammlungen davon erhöhen den Arbeitsbedarf wegen Verschlechterung des Wärmeüberganges und Erhöhung des Druckes im Kondensator durch den Partialdruck der Luft bzw. der Gase. Das die abzulassende Luft führende Rohr wird durch verdampfendes Kältemittel gekühlt, so daß sich

kcal

das in ihr enthaltene Kältemittel niederschlägt und in die Maschine zurückgeführt werden kann (Entlüftungseinrichtung).

Das Regelventil ist ein feineinstellbares Drosselventil, das von Hand oder automatisch eingestellt wird.

Die Maschine soll so bemessen sein, daß die Anlage in jedem Augenblick so gut wie irgend möglich arbeitet. Nun wird aber die Maschine im allgemeinen nicht für den durchschnittlichen stündlichen Kältebedarf eines Tages mit größter Belastung (im Hochsommer), sondern erheblich reichlicher bemessen, da die Betriebszeit selten 24 Stunden, oft nur 8 Stunden oder weniger sein darf. Die Maschine schafft im allgemeinen mehr Wärme weg als gleichzeitig zuströmt. Bei einer idealen Regelung, wie sie bei automatisch arbeitenden Maschinen angestrebt wird, müßte die Maschine dauernd arbeiten, wobei das Hubvolumen des Kompressors dem jeweiligenKältebedarf angepaßt sein müßte (Veränderung der Umlaufzahl oder des schädlichen Raumes). Das Regelventil müßte dann so eingestellt werden, daß der gewünschte Verdampfungsdruck auftritt, d. h. es müßte je nach der verflüssigten Kältemittelmenge, die dem Kältebedarf proportional ist, eingestellt werden. Auch der Verdampfungsdruck bleibt nicht konstant, da die Verdampferfläche unveränderlich, also bei kleiner Belastung groß ist, so daß man hierbei mit höherer Verdampfungstemperatur, also höherem Druck, arbeiten kann als bei hoher Belastung. Die Bedienung des Regelventils erfordert volle Aufmerksamkeit des Maschinisten, wenn sich auch die Maschine in gewissen Grenzen selbst regelt. Wenn man die Regelung automatisch macht, so können nicht alle Umstände berücksichtigt werden.

Vielfach wird das von außen einzustellende Ventil ersetzt durch ein solches, das durch einen auf dem flüssigen Kältemittel schwimmenden Körper betätigt wird. Die Druckverminderung erfolgt auch hier durch Drosselung. Aber das

Ventil ist nur zeitweilig geöffnet, kann also größeren Durchflußquerschnitt haben. Schwimmt der meist als Kugel ausgebildete Körper auf der Flüssigkeit des Verdampfers, so öffnet er das Ventil, wenn er um einen gewissen Betrag gesunken ist. Er regelt „auf konstante Verdampferfüllung“, also auf beste Ausnützung des Verdampfers, kann aber nicht

ГГ7Т

Fest er Ventil kegel УЛ~\ Bewegliches Kolben- ^| Î 2

жшл ЩШ

U

EinsteUspindel

Diiseiiemscitz

Abb. 49. Selbsttätiges Drosselventil (Kälte u. Wärme G. m. b. H.).

hindern, daß gelegentlich statt Flüssigkeit Gas (ohne Kälte zu leisten) durch das Ventil tritt, wobei der Verdichter günstig arbeitet.

Schwimmt die Kugel auf der Hochdruckseite auf der vom Kondensator kommenden Flüssigkeit, dann öffnet sie das Ventil, wenn sich eine gewisse Menge Flüssigkeit angesammelt hat, und es gelangt циг Flüssigkeit in das Ventil. Dafür wird gelegentlich der Verdampfer ungünstig gefüllt sein, so daß der Kompressor etwa zu hoch überhitzten Dampf

un-

ansaugt. Man kann auch die Stellung des Regelventils von der Temperatur des vom Verdampfer kommenden Kältemittels oder auch des Kältemittels im Druckrohr des Kompressors abhängig machen, also auf konstante Überhitzung regeln. Dabei arbeitet der Kompressor günstig, aber man kann oft nicht verhindern, daß der Verdampfer ungünstig, etwa

vom

Kondensator

Flüssigkeit CH₃ CL unter Druck

ШЩШШ4 i ^

Щ Ц U Ц I s:

^ »I* W W

cari

Niederdruck halb flüssig und Gas

nach derExpansionsschlange

Abb. 49 a. Regelventil für Kleinkältemaschinen (Ate).

mit zu geringer Füllung arbeitet, sowie, daß die Maschine in ihrem Verhalten pendelt. Beeinflußt man das Ventil durch Federn, aber auch durch den Flüssigkeits- und den Verdampferdruck, so öffnet das Ventil, wenn die Temperatur im Verdampfer um ein gewisses Maß gesunken ist. Man ist hier also an eine bestimmte Verdampfungstemperatur gebunden, bei der allein das Ventil richtig arbeitet, und die das Ventil immer wieder herzustellen bestrebt ist. Abb. 49 zeigt ein solches Ventil mit zweistufiger Drosselung. Mit der Einstellspindel wird grob eingestellt, die auf das bewegliche Kolbenventil wirkende Feder hält zusammen mit dem Verdampferdruck dem auf den oberen Teil des Kolbenventils wirkenden Verflüssigungsdruck das Gleichgewicht, dampfungsdruck oder steigt der — im allgemeinen konstante — Verflüssigungsdruck, so öffnet das Ventil.

Sinkt der Ver-

Vielfach werden automatische Kegelventile mit einem elastischen Balg aus Kupfer benutzt, der unter dem Druck einer Feder und des verdampfenden Kältemittels steht (Abb. 49 a).

Der Verdampfer richtet sich in seiner Form nach dem Zweck der Kältemaschine. Allgemein gilt der Grundsatz, daß die entstehenden Dampfblasen des Kältemittels möglichst rasch entfernt werden sollen, da sie den Wärmedurchgang zur Flüssigkeit, durch deren Verdampfung die Maschine wirkt, behindern. Ein langer Weg des Dampfes in der Flüssigkeit führt zu einer Drosselung, wodurch der Arbeitsverbrauch des Verdichters vergrößert wird. Die sich beim Durchgang durch das Regelventil bildenden Dämpfe sind möglichst vor dem Eintritt in den Verdampfer abzusaugen. Der Verdampfer kann dienen: zur Abkühlung von Flüssigkeiten, von Gasen, insbesondere von Luft, zur Verflüssigung von Dämpfen (Chlor). Der Verdampfer kann auch als Kondensator einer Kältemaschine dienen, die in ihrer Tieftemperaturstufe mit einem andern Kältemittel (Äthylen) arbeitet. Meist wird eine Salzlösung (Kochsalz, Chlormagnesium oder Chlorkalzium in Wasser, Reinhartin) von ausreichender, aber nicht unnötig großer Konzentration gekühlt, die wiederum die Kälte z. B. auf in Zellen gefülltes Wasser überträgt, das zu Eis erstarrt (indirekte Kühlung). Man wird als Kälteübertragungsmittel eine möglichst wenig zähe Sole wählen, weil der Wärmedurchgang mit wachsender Zähigkeit ab-und die Pumpen- bzw. Rührwerksarbeit zunimmt. Kochsalzlösung ist weniger zäh als Reinhartin, dem folgen Chlorkalzium und Chlor magnesium, bezogen auf gleiche Temperaturen und Konzentrationen, die diesen Temperaturen entsprechen. Das gilt für laminare Strömungen. Bei turbulenter Strömung scheinen die Verhältnisse für Reinhartin günstiger zu sein (vgl. * Wiesent in „Kälte⁴¹ 1932,

SR

Heft 2).

Bei Kühlung von Flüssigkeiten bestehen die Verdampferflächen oft aus Rohren, die, wenn sie lang, im wesentlichen waagerecht und vielfach gewunden sind, nur ein h=200 kcal/m² °C h haben, also bei 5°

Temperatur differenz nur 1000 kcal/h m2 übertragen.

Hochleistungsverdampfer haben stets kurze, oft geneigte oder senkrechte Rohre:

Abb. 50. Steilrohr-Verdampfer (Linde).

Abb. 50: die Flüssigkeit wird in das untere Verteilungsrohr eingeführt und verdampft in den senkrechten Rohren. Der Dampf wird oben gesammelt. Vom Dampf mitgerissene Flüssigkeit wird in einem mit dem Sammelrohr verbundenen Abscheider ausgeschieden und fällt in das Verteilungsrohr zurück, lc bis 600 kcal/m² h °C,

Abb. 51: die Flüssigkeit wird unten in den senkrechten Teil des starken Rohres, das als Verteilungsstück dient, ein-

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1Mb

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i:

Sof€>

Abb. 51. HochleistungsVerdampfer (Freundlich).

geführt, sie verdampft in den waagerechten engen Rohren a, der Dampf sammelt sich in dem waagerechten Teil c des

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14

ГГ

Abb. 52. Heringsgräten-Verdampfer (York).

starken Rohres. Mitgerissene Flüssigkeit scheidet sich im Sammelrohr Ъ ab und fließt wieder nach unten, h bis 600 kcal/m2 0 C h.

Abb. 52: „Heringsgrätenu-Verdampfer, amerikanische

Bauart. Das Flüssigkeitszuleitungsrohr wird durch ein Schwimmerventil geschlossen, к bis 600 kcal/m² °C h.

In Amerika sind vielfach liegende Mantel-Böhren-Verdampfer üblich, bei denen die Sole durch die Röhren strömt. к bis 350 kcal/m² °Ch.

Bei allen Verdampfern ist die Leistungsfähigkeit wesentlich von der Solegeschwindigkeit sowie der Reinheit der Flächen abhängig, aber auch von der Belastung. Sie wächst mit der Füllung mit Flüssigkeit, diese aber nimmt wegen der Blasenbildung mit wachsender Belastung ab.

Für kleinere Leistungen verwendet man gelegentlich Berieselungskühler, z. B. zur Kühlung von Milch oder Bierwürze, die entweder zylindrisch oder eben ausgeführt werden.

Zur Verflüssigung von Dämpfen werden Apparate von der Bauart der Doppelrohr-Kondensatoren oder Kesselverdampfer verwendet.

Verdampfer zur Kühlung von Luft werden S. 124 besprochen.

Der Verdampfer soll so viel flüssiges Kältemittel enthalten, daß alle außen von Sole berührten Flächen im Betriebe benetzt sind (Überflutung). Dann ist der Wärmedurchgang am größten und man kommt mit der kleinsten Temperaturdifferenz zwischen Sole und Kältemittel, also mit kleinstem Arbeitsverbrauch aus. Da aber der Kompressor zur Vermeidung von Flüssigkeitsschlägen und Verminderung der Wandungseinflüsse trockene Dämpfe ansaugen soll, so muß mitgerissene Flüssigkeit abgeschieden werden. Ist der Abscheider mit dem Verdampfer nicht konstruktiv verbunden, so muß die abgeschiedene Flüssigkeit, wenn nötig, durch eine Pumpe wieder in die Flüssigkeitsleitung zurückbefördert werden.

Eine wirksame Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes mittlerer und großer Kältemaschinen sind Leistungsmesser, das sind Vorrichtungen zur Messung der Kältemittelmenge, die durch die Leitung zwischen Verflüssiger und Regler fließt. Da die Kälteleistung der Maschine 90 f. i Kältemaschinen (Kompressionsmaschinen).

im wesentlichen der stündlich umlaufenden Kältemittelmenge proportional ist, kann man die Ablesevorrichtung in kcal/h eichen. Man mißt entweder den Druckabfall beim Durchströmen einer in die geschlossene Leitung eingebauten Düse (Ges. f. Lindes Eismaschinen, Wiesbaden). Dabei ist die

T-y

Durchflußmenge V = [Л • /

, wobei [л eine Konstante,

/ den Querschnitt der Düse in m², g die Erdbeschleunigung,

rom Verflüssiger

zum Dampfraum des Verflüssigers

IQ

=d*o=—~

Regu/zerventi/

Abb. 53. Schema des Lindeschen Leistungsprüfers.

Abb. 54. Schema des Leistungskontrollen Glässel-Stein.

y das spezifische Gewicht des flüssigen Kältemittels undZlP den Druckabfall bedeuten. Oder die Stauhöhe bei Durchfließen eines Gefäßes mit Ponceletöffnung am Boden wird gemessen, wobei sich ein freier Flüssigkeitsspiegel einstellt (Bauart Glässel der Maschinenfabrik Stein, Cannstatt). Es ist V =jbi-f]/2gh m³/sek. Oder man läßt die Flüssigkeit in Gefäße laufen, die nach Aufnahme einer bestimmten Menge umkippen und zählt die Kippungen (Sümak, Zuffenhausen).

_Verflüssiger

3. Maschinen kleinster Leistung für Kühlschränke (50 bis 500 kcal/h) erfordern besondere Bauformen und weitgehende Selbstregelung (Automatisierung).

Bedingungen: Ausschaltung jeder Gefahr, weitgehende Betriebssicherheit, einfachste Bedienung, Geräuschlosigkeit, ge-

Temperatur-Regler "

/7sTb\ I !

/.

4 _ Selbsttätiges Regelventil —__ Solebehätter

Û- -Eiszelle

| |—- Verdampfer

Luftumlauf

Druckleitung

Saugleitung

^Kompressor

Elekir-Leiüing

Abb. 55. Schematischer Schnitt durch einen Haushalt-Kühlschrank „Kelvinator“.

ringer Raumbedarf, Billigkeit in der Anschaffung. Gewünschte Schranktemperatur +4 bis +6° C mit möglichst geringen räumlichen und zeitlichen Schwankungen. Erforderlich ist ein gut isolierter, dicht schließender, leicht sauber zu haltender Schrank ; Kältemittel meist schwefelige Säure oder Chlormethyl.

Bei der offenen Bauart (Frigidaire, A. Teves, Kelvinator

u. a.) sind alle Teile der Kältemaschine übersichtlich [und leichtzugänglich angeordnet (Abb. 55). Kompressor und Kondensator stehen meist unter dem Schrank oder neben ihm. Der Verdampfer ist im Schrank oben angeordnet, so daß ein lebhafter Luftumlauf möglich ist. Die Welle des stets gekapselten Kompressors wird meist durch einen Ring abgedichtet, etwa nach Abb. 56. Ein Ring aus Graphit-

Bronze wird durch eine Feder gegen den Bund der Welle gepreßt und ist mit dem Gehäuse durch einen kupfernen elastischen Balg verbunden, der durch eine Überwurfmuttergasdicht festgeklemmt wird. Der Kondensator aus Kupferrohr wird bei kleinsten Maschinen durch Luft gekühlt, die das als Ventilator ausgebildete Schwungrad zubläst.

wwwww

Abb. 56. Kompressor einer Maschine kleinster Leistung.

In wachsendem Maße werden Drehkolben-Kompressoren verwendet, von denen es sehr viele Bauarten gibt. Der Kolben (Abb. 57) sitzt exzentrisch auf der Welle und berührt die Zylinderwand in einer Linie, die mit dem Kolben im Kreise wandert. Ein radial gestellter Schieber teilt den sichelförmigen Raum in zwei Teile, von denen der untere Saugraum bei linksdrehendem Kolben immer größer, der obenliegende Druckraum immer kleiner wird, bis die Berührungslinie den Schieber überschleift. In diesem Augenblick stehen Saug-und Druckleitung miteinander in Verbindung, im nächsten

Kompressor

Kondensator

Absperrventil

Verdampfer-Kesse!

Schmmmerventi!

Absperrventil

Erklärung.

Niederdruck    S0₂    Gas

Hochdruck    S0₂    Gas

Hochdruck    SO z    flüssig_

Niederdruck    SDi    flüssig-

У77Х

ГПТЯ

Öl

Der Regler schallet bet ~2cCein u. bei-10*Caus.

Absperrventil

Absperrventil.y

!i

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( r\

SO, Vorrats-Behälter

Ansauo-Offnuncr

Abb. 57. Klein-Kältemaschine mit Kapselkompressor (DKW).

ist im Zylinder der Saugraum gleich Null und der Druckraum die volle Sichel. Es ist nur ein einfaches Rückschlagventil auf der Druckseite nötig, das sich im Augenblick des Überschleif ens schließt. Die Linie, in der Zylinder und Kolben sich berühren, hält dicht, weil die Spitzen der Sichel das öl

A Hohlwelle.

В Gegengewicht.

C Verdichter- und Verflüssiger-Trommel .

fei

a Ausgangsöffnung. b Flüssigkeits-Trommel. c Verdichter.

Flüssigkeits-Ring.

Abb. 58. Au di ffren - Singrün -M aschine (Brown, Boveri & Cie.).

R Verdampfer-Sammler. 5 Schwimmer.

•sr

iS

V'

SS

к Schwimmerkammer. r Überla ufrohr. s Abstreicher.

V Regelventil.

3‘

Qo

kapillar festhalten. Bei einer Maschine mit einer theoretischen Kälteleistung von rund 1000 kcal/h bei —10° Verdampfung und + 20° Verflüssigung wurden bei n = 775 min⁻¹ gemessen:

Lieferungsgrad A=76%, rji

0,84 Und Tjmechanisch 0,4.

Qoth

In die schleifenförmigen Böhren des Verdampfers sind Schalen eingesetzt, die Wasser zur Herstellung von Eiswürfeln oder Speiseeis aufnehmen.

Bei den geschlossenen Maschinen ist der empfindlichste Teil, die Stopfbüchse, vermieden, und alles andere, oft auch der Antriebsmotor, eingekapselt, so daß eine Bedienung nicht möglich, aber auch nicht nötig ist. Die älteste Maschine dieser Gattung, Bauart Audiffren-Singrün, erscheint nach außen als eine Welle in 2 Lagern mit Antriebsriemenscheibe und zwei kugelförmigen Verdickungen, von denen bei Betrieb die eine warm, die andere kalt wird. Die warme Kugel C wird in ein Kühlwasserbad, die kalte R in ein Solebad gelegt. Im Innern der warmen Kugel hängt an der Welle ein Gehäuse, das durch ein Gewicht В in senkrechter Lage gehalten wird. In ihm befinden sich zwei um eine horizontale Achse drehbare S0₂-Zylinder. Der Kolben jedes Zylinders hängt ebenfalls an der Welle und wird durch ein Exzenter gehoben und gesenkt, wobei der Zylinder kleine Schwingungen ausführt. Dabei steuert er Einlaß und Auslaß für den Dampf. Der Kompressor saugt den Dampf aus dem Kingraum r der hohlen Welle und drückt ihn in den Hohlraum der Kugel, an deren Oberfläche er sich niederschlägt. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft bilden sich an dieser Kingschichten / aus flüssiger, schwefliger Säure und Öl, in welche ein am Kompressorgehäuse befestigter Löffel (s) hineinfaßt, das Gemisch herunterholt und in den Kaum Ъ des Gehäuses einfüllt. Dort trennen sich die beiden Flüssigkeiten, das leichte Öl gelangt durch einen Überlauf zum Triebwerk, die schwere flüssige schweflige Säure durch Überlauf rx in die Kammer h und durch das

vom Schwimmer 8 betätigte Regelventil in das innere Rohr m der Hohlwelle und in den Verdampfer. Die Kühlflächen in Verdampfer und Verflüssiger sind wegen der großen Umfangsgeschwindigkeit sehr wirksam. Der Verbrauch an Kühlwasser kann dadurch vermindert werden, daß ein Ventilator einen kräftigen Luftstrom über die aus dem Wasser herausragende Kugelhälfte bläst, wodurch das die Kugel benetzende Wasser verdunstet. Wird das Wasser zu warm, z. B. weil kein Frischwasser zugesetzt wird, so wird infolge des hohen Kondensatordruckes der Kolben verhindert, den ganzen Hub zu durchlaufen, das Gewicht, das den Zylinder unten halten^soll, wird für diese Aufgabe zu klein und das ganze innere Gehäuse dreht sich mit der Kugel mit, ohne daß der Kompressor Dampf fördert. Durch ihren unruhigen Gang macht die Maschine darauf aufmerksam, daß etwas nicht in Ordnung ist. In dieser Selbstausschaltung liegt eine Sicherung gegen gefährliches Anwachsen des Druckes. Der Stromverbrauch beträgt für einen gutisolierten Schrank von 600 Litern Inhalt bei Kühlung des Kondensators mit Luft (Deutschland) und etwa 4° im Innern etwa 1 kWh je Tag.

Elektromotor

Verflussigerringraum

Druckrohr

KuN-

vrasser

Öl

p Verdichter

Ventil

z Verdampfer

Saug roh г

Querschnitt

Abb. 59, Autofrigor-Kältemaschine von Escher, Wyß & Cie., Zürich.

Die Bauart „Autofrigor“ von Escher Wyß, Zürich, schließt auch noch den Motor in das Gehäuse ein, so daß nunmehr die ganze Anlage als ein bewegungsloses Ganzes erscheint. Um die Stopfbüchse zu vermeiden, ist der Rotor des Wechselstrommotors durch ein dünnes Metallgehäuse mit in den gaserfüllten Raum einbezogen. Auch hier steuert der schwingende Zylinder die Aus- und Einlaßschlitze. Das Kühlwasser geht durch schraubenförmige Rillen am zylindrischen Mantel hoch, auf dessen Innenseite sich das Kältemittel niederschlägt. Das flüssige Chlormethyl wird oben in die Mitte des doppelwandigen langgestreckten Verdampfers eingespritzt und verdampft in dem dünnen Ringraum. Die Maschine wird so in den Schrank eingesetzt, daß der Verdampfer hineinragt, das Kondensator und Motor enthaltende Gehäuse aber oben aufsitzt. Bei Kühlung mit Wasser von +8° und —10° Verdampfungstemperatur wurde bei einer Maschine von 3300 kcal/h Verdampferleistung ein s = 6,35, d. h. 3850 kcal/PS^ gemessen. In etwas anderer Weise ist der gleiche Gedanke der vollständigen Geschlossenheit in der „Autopolar“-Maschine der Gesellschaft für Lindes Eismaschinen durchgeführt (Abb. 60), die äußerlich die gleiche Form hat. Auch diese Maschine arbeitet mit Wasserkühlung und Kolbenkompressoren. Die Kolben werden durch Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und durch einen exzentrischen Führungsring nach innen geführt. Saug- und Druckleitung liegen in der vertikalen Welle, die auch die Steuerschlitze enthält. Bei der Santo-Maschine der General-Electric Co. (in Deutschland A. E. G.), die mit Kühlung durch Luft auskommt, sitzt auch der Stator innerhalb des Gehäuses. Die mit Kühlwasser arbeitenden Maschinen müssen sich automatisch gegen Inbetriebnahme ohne Wasserzufuhr schützen. Meist wird die Einrichtung so getroffen, daß der Antriebsmotor erst eingeschaltet werden kann, wenn genügend Kühlwasser zufließt.

К г a u s e , Die Kältemaschinen.

Die Temperatur im Innern des Kühlschrankes oder Kühlraumes kann in verschiedener Weise automatisch geregelt

werden. Arbeitet die Maschine mit direkter Verdampfung, so kann man durch „Pressostaten“ die Maschine abstellen, wenn eine gewisse Verdampfungstemperatur, also ein entsprechender Druck, unterschritten wird. Diese Anordnung ist konstruktiv leicht durchführbar und verhindert das unwirtschaftliche Arbeiten mit zu tiefer Temperatur. Die Raumtemperatur schwankt etwas mit der Außentemperatur. Ist der Verdampfer von einem Solespeicher umgeben, so wird die Maschine stillgesetzt, wenn die Soletemperatur zu tief geworden ist. Oder aber die Maschine wird durch einen Thermostaten gesteuert, der abschaltet, wenn der Raum zu kalt ist, und einschaltet, wenn er sich um einen bestimmten Betrag erwärmt hat. In diesem Fall

Cl

CT

QI

CT

q:

CL

QI

:d

Abb. 60. Autopolar (Linde).

muß der Thermostat recht empfindlich sein.

Besondere Vorrichtungen machen den Betrieb unmöglich, wenn kein oder zu wenig Kühlwasser zufließt.

4. Wärme schütz (Isolierung).

Alle kalten Teile, Verdampfer, Verbindungsleitungen, aber auch die Wände gekühlter Räume müssen gegen das

Eindringen von Wärme geschützt werden, damit die Kälte an der Stelle, wo sie nützlich ist, ungeschmälert zur Verfügung steht. Außerdem sind alle kalten Teile zu schützen, an denen sich Tauwasser nieder schlagen kann. Als Schutzstoff kommt in allererster Reihe Korkstein in Betracht, der meist aus mit geruchlosem Pech, Goudron, überzogenem Korkschrot besteht und in Form von Platten und Formstücken in den Handel gebracht wird. Besonders hochwertig ist „expandierter“ Kork, dessen lufterfüllte Zellen durch Erhitzen künstlich vergrößert worden sind. Die Wärmeleitzahl soll möglichst gering sein; sie nimmt mit dem spezifischen Gewicht des Korksteines ab, doch darf das Gewicht nicht durch Hohlräume zwischen den Korkstücken vermindert sein.

Feuchtigkeit, die in den Kork eindringt, setzt den Wärmeschutz ganz wesentlich herab und veranlaßt oft Bildung von Schimmel und muffigen Geruch. Dieser tritt besonders in der Isolierung von Kühlräumen auf, deren Wände innen mit Fliesen bedeckt sind. Die Baufeuchtigkeit zieht sich nach der kältesten Stelle, d. h. nach dem Kork unter den Fliesen, die das Abdunsten verhindern. Die Wärmeleitzahl des fertigverlegten Materials kann unter Berücksichtigung der durch die Montage entstehenden Schwächungen durch die Gleichung X = 0,032 + 0,084 y ausgedrückt werden,

wobei das Raumgewicht y in t/m³ einzusetzen und X in

kcal

m«°C -h

gefunden wird. Der Materialwert selbst ist 20% kleiner. Die Stärke der Isolierung richtet sich nach der Güte des Korkes und der Temperaturdifferenz. Die übliche Stärke liegt bei Kühlraumwänden zwischen 8 und 14 cm, bei Rohrleitungen zwischen 5 und 8 cm Stärke, bei Verdampfern zwischen 8 und 14 cm. Die Stärke ist nach dem Gesichtspunkt der größten Wirtschaftlichkeit zu bestimmen, stets aber mindestens so, daß sich auf der Isolierung keine Feuchtigkeit niederschlägt.

7*

C. Prüfung und Beurteilung von Kältemaschinen.

1. Prüfung: Maßgebend sind die „Regeln für Leistungs-Versuche“ (Verlag der Gesellschaft für Kältewesen, Berlin, W 9, Köthener Str. 34).

Man unterscheidet zwischen dem äußeren Verhalten, d. h. Leistung in der Sole, Verbrauch an der Kompressorwelle und am Wassermesser gemessen, und dem inneren Verhalten, d. h. Leistung im Kältemittel und Verbrauch im Kompressorzylinder gemessen. Ersteres ist für den Kälteverbraucher, beide sind für den Konstrukteur wichtig.

Messung der Kälteleistung.

a)    Durch Messung der umlaufenden Solemenge, die durch die Kühlräume oder ein Soleerhitzungsgefäß (Erhitzung meist durch kondensierenden Wasserdampf, nur bei kleinen Leistungen elektrisch) läuft. Die Sole wird durch Auffüllen ausgemessener Gefäße oder Durchströmen durch ein Ponceletgefäß gemessen.

Die Nettokälteleistung ist

Qq = Gs • cs (tgg tsa) kcal/h, wobei Gs das stündlich geförderte Solegewicht, cs die spez. Wärme der Sole,

tgg — tsa, die Temperaturerhöhung der Sole bedeuten.

Zur Kontrolle dient die der Sole zugeführte Wärme, falls diese gemessen werden kann.

b)    Durch Erwärmung der Sole im Verdampfer, falls außerhalb nicht möglich. In die Sole des Verdampfers wird eine Rohrschlange getaucht, der überhitzter Dampf zugeführt wird. Das Kondensat soll mit mindestens +10° und höchstens 60° ablaufen. Ist G das Gewicht der stündlich kondensierten Dampfmenge, ix die Enthalpie vor Eintritt in die Schlange, i₂ diejenige nach Verlassen, so ist die Nettokälteleistung

Qo = G(h — h) kcal/h.

Entsprechendes gilt für Heizung durch elektrischen Strom oder warmes Wasser.

Bei Messungen nach a) und b) ist darauf zu achten, daß der Soleinhalt des Verdampfers zu Anfang und zu Ende des Versuches die gleiche Temperatur hat. Sonst ist dessen Erwärmung oder Abkühlung mit zu berücksichtigen,

c) Durch Abkühlung des Verdampferinhaltes. Sehr einfaches, nicht sehr genaues Verfahren. Ist die Kälteleistung z. B. bei—5°garantiert, so kühlt man die Sole von 0° bis —10° ab und trägt die Soletemperatur in Abhängigkeit von der Zeit auf. Verläuft die Kurve ohne Knick, so kann man aus der Zeit, in der die Sole von —2,5 bis —7,5° abgekühlt wurde, die Kälteleistung ermitteln. Der Wasserwert (Gewicht mal spez. Wärme) der Sole sowie des Gefäßes ist zu ermitteln, das von der Verdampferschlange verdrängte Volumen ist abzuziehen. Ist W der Wasserwert und г die Zeit

der Abkühlung um At° in Minuten, so ist die stündliche W. At. 60

Netto-Kälteleistung Q₀

d) Bei Kühlung von Räumen durch direkte Verdampfung ergibt sich bei Vorhandensein eines Tauchkondensators (oder Berieselungskondensators ohne Verdunstungswirkung) die Kondensatorleistung Q = Gw(twa — tW3), wenn Gw das stündlich durchfließende Wassergewicht, twa und twe die Temperaturen des abfließenden und des einströmenden Wassers sind. Hinzuzufügen ist noch die von der Druckleitung abgestrahlte Wärme

¹

Genauere Theorie bei E. Altenkirch (Gehlhoff). *) R. Follain, Z. g. K. 1928, S. 228.

wobei Gjc

Qd — Ghii-^ 4),

das stündlich umlaufende Kältemittelgewicht, гг die Enthalpie hinter dem Druckventil des Zylinders, i₂ diejenige vor dem Kondensator sind. Ferner ist zuzufügen die Wärmemenge Q', die etwa im Kühlmantel des Zylinders an das Wasser abgegeben wird und aus dessen Menge und seiner Erwärmung zu ermitteln ist. Ist Qs die Wärmemenge, die stündlich in den Verdampfer, die Flüssigkeitsleitung und in die Saugleitung einstrahlt und die rechnerisch zu ermitteln ist, und Ni die indizierte Kompressorleistung in kW, so ergibt sich die Netto-Kälteleistung Q₀ aus der Gleichung

Qo + Qs — Q + Q' + Qd + 860 Ni.

e) Dient die Maschine zur Kühlung von Luft, die von einem Ventilator durch den Kühler gedrückt wird, so ist die Kälteleistung

273 pm

+ 0 fi(W₉—Wa) + 860#

760

<2o = ^[o,3i • -

wobei bedeuten:

m°

Vi das geförderte Luftvolumen in — ,

Tm die absolute mittlere Temperatur der Luft im Luft-kühler,

pm der mittlere Druck der Luft im Kühler in mm Q—S, We und Wa den Dampfgehalt der Luft in g/m³ beim Eintritt und Austritt in den Luftkühler,

Nv die Ventilatorleistung in kW.

f) Bei Anlagen mit unmittelbarer Verdampfung und Verdunstungskondensator ist die Bestimmung der Kälteleistung nur durch Messung des umlaufenden Kältemittels durch einen Leistungsprüfer (S 90) möglich.

2. Beurteilung. Zur Beurteilung einer Kältemaschine dient der Vergleich mit dem Ideal- oder dem Vergleichsprozeß. Man geht dabei im allgemeinen auf den verlustfreien Vergleichsprozeß zurück, also etwa bei einer einstufigen normalen Kältemaschine auf denjenigen mit Unterkühlung auf die Zuflußtemperatur des Kühlwassers, mit Ansaugen trockenen Dampfes von der Temperatur der Sole und einer Verflüssigungstemperatur von der mittleren Temperatur des Kühlwassers. Ist e die Leistungszahl der wirklichen Maschine, %

die des Vergleichsprozesses, so ist der indizierte Wirkungs-£

grad rji = —. Damit ist das „äußere Verhalten“ gekenn-Fth

zeichnet. Das „innere Verhalten“ kennzeichnet den Kompressor und die Leitungen. Dabei führt man in den Vergleichsprozeß den wirklichen Verflüssigungsdruck und den wirklichen Verdampfungsdruck ein. Der sich hier ergebende indizierte Wirkungsgrad ist ein Maß für die nicht umkehrbaren Vorgänge innerhalb des vom Kältemittel durchströmten

0'o

%th

Raumes. Wichtig ist auch noch der Lieferungsgrad Я =

wobei q₀' und q₀'th die wirkliche bzw. theoretische Kälteleistung bezogen auf 1 m³ des vom Kompressorkolben durchstrichenen Raumes angibt.

Auf den Carnotschen bzw. Lorenzschen Kreisprozeß geht man zurück, wenn es sich um Absorptionsmaschinen handelt, bei Kompressionsmaschinen nur, wenn zwei nach verschiedenen Systemen arbeitende Maschinen verglichen werden sollen.

III. Absorptionsmaschinen

arbeiten mit binären Gemischen, meist mit Ammoniak und Wasser. Zur Erzeugung von Kälte wird nur sehr wenig, bei einzelnen Typen gar keine mechanische Arbeit verbraucht; die Energie wird als Wärme (Abwärmeverwertung!) zugeführt. Die Anlage enthält also die Antriebs-Dampfmaschine in sich, was beim wirtschaftlichen Vergleich mit Kompressionsmaschinen zu beachten ist. Das Arbeiten mit einem Gemisch bringt es mit sich, daß die Temperaturen, mit denen gearbeitet werden kann, in gewissen Grenzen wählbar sind, daß sie an den einzelnen Stellen der Apparate (z. B. des Verdampfers) etwas verschieden sind. Daraus ergibt sich eine große Anpassungsfähigkeit an äußere Bedingungen. Die Vorschläge von E. Altenkirch (Z. g. K. 1913, 1914) lassen noch eine wesentliche Entwicklung dieser Maschinengattung

p - W a+a

600

kcal/kg

erwarten. Zur Zeit ist die wirtschaftliche Bedeutung noch nicht sehr groß, aber dauernd im Wachsen.

to

«'S

«\J

WO

Siedekurve

Oo

XE

-100

О 0,2    0,4    0,6    0,8    1,0

Abb. 61. i — I-Diagramm nach Merkel.

f sei der Gehalt an Ammoniak, d. h. in 1 kg Lösung sind £kg Ammoniak enthalten. In Abb. 61 gibt jeder Punkt der unteren Kurve die Enthalpie i₈ siedender Flüssigkeit vom Gehalt an, jeder Punkt der oberen Kurve gibt die Enthalpie 4 kondensierenden Dampfes vom Gehalt £k an. Die Flüssigkeit vom Zustand Cs (100° C) ist im Gleichgewicht mit Dampf vom Zustand Ck (ebenfalls 100°). Der aus der Flüssigkeit aufsteigende Dampf hat also einen größeren Gehalt als die Flüssigkeit. Die Gerade Cs Ck ist eine Isotherme, das Gebiet unter der Siedekurve stellt Flüssigkeit, das über der Kondensationskurve überhitzten Dampf, das zwischenliegende Gebiet nassen Dampf dar. Wird 1 kg überhitzter Dampf vom Zustand A abgekühlt, so daß also f konstant bleibt, so ist er bei В trockengesättigt bei nicht ganz 125°, bei C naß bei 100°, bei D verflüssigt bei 30°, bei E unterkühlt auf 0° C. Der Wärmeinhalt des Gemisches ist bei 0° negativ, weil bei Mischung von Wasser von 0° und Ammoniak von 0° Wärme frei wird, die abgeführt werden muß, wenn das Gemisch 0° behalten soll.

1. Maschinen mit Lösungsumlauf (mit gleichbleibendem Betrieb).

In dem mit Wasserdampf beheizten Kocher (Abb. 62) siedet eine reiche Ammoniaklösung bei Druck p, der sehr wasserarme Dampf strömt an kalter, reicher Lösung (im Rektifikator) vorbei in den Kondensator, wo er sich verflüssigt, durch das

ts

Dampf

Kocher фу Heuern reiche dampf jj-: Lösung Kühlwasser

<Jw

arme lösung

Tempert

atur-

Kondensator

Verdampfer

Sole

ts

(^Absorbe. ■»

Itif

mm

wnsser qa

Abb. 62. Schema der Absorptionskälteinaschine.

Regelventil II, verdampft im Verdampfer und gelangt in den Absorber, in dem er unter Wärmeerzeugung in der armen Lösung absorbiert wird. Die Absorptionswärme qa wird durch Kühlwasser abgeführt. Im Verdampfer und Absorber herrscht der Druck p₀. Eine Pumpe entnimmt dem Absorber angereicherte Lösung und drückt sie durch den Temperaturwechsler hindurch in den Kocher. Vom Kocher wird entgaste heiße Lösung durch den Druck p>p₀ durch den Temperaturwechsler und Regelventil I in den Absorber gedrückt. Im Kocher wird die Wärmemenge qw zugeführt, im Wechsler wird die Wärme qT von der heißen an die kalte Lösung abgegeben. Die Temperaturen im Kocher sind an jeder Stelle verschieden, die höchste Temperatur herrscht an der Stelle der ärmsten Lö-sung, die spezifisch schwerer ist als die kältere, reichere. Die höchste Temperatur sei t₂. An jeder Stelle entsteht Dampf anderer Zusammensetzung. Da der der Temperatur t₂ entsprechende Dampf zuviel Wasserdampf mit sich führt, wird das ganze Gemisch an der kälteren, reichen Lösung vorbeigeführt, wobei sich der leichter kondensierbare Wasserdampf an der Lösung niederschlägt und aus ihr nach Maßgabe der freiwerdenden Wärmemenge Ammoniak zum Verdampfen bringt. Der rektifizierte Dampf enthält nur noch verschwindend wenig Wasserdampf, der in größerer Menge die Wirkung des Verdampfers schwer beeinträchtigen würde. Auch im Absorber herrschen verschiedene Temperaturen, an der kältesten, an Ammoniak reichsten Stelle die Temperatur ż₄. Im Kondensator herrschen auch im nassen Dampf verschiedene Temperaturen, das Kondensat wird auf die Kühlwassertemperatur t₆ unterkühlt. Im Verdampfer hat der austretende Dampf die höchste Temperatur ts.

Kocher, Absorber, Wechsler und Pumpe ersetzen also den Kompressor nebst Antriebsmaschine der Kompressionskältemaschine. Die folgende Berechnung einer mit „normalen“ Temperaturen arbeitenden Maschine schließt sich der Darstellung in: Merkel und Bosnjakovié, Diagramme und Tabellen z. Berechnung d. Absorptionskältemaschinen an (ferner Weise, Z. g. K., 1929 Heft 9 und 1931, Heft 2 u. 3). Der Arbeitsbedarf der Pumpe ist oft vernachlässigbar klein. Da im übrigen nur Zustandsänderungen bei konstantem Druck oder Drosselungen Vorkommen, empfiehlt es sich, der Berechnung die Enthalpien zugrunde zu legen.

Die Rechnung wird durchgeführt für 1 kg im Kondensator verflüssigtes Ammoniakgemisch. Der Druck im Kondensator soll so groß sein, daß aller Dampf bei der gegebenen Kühlwassertemperatur kondensiert. Der Verdampfer druck soll so tief liegen, daß der Dampf an der wärmsten Stelle die zulässige Temperatur, d. h. die der Sole, erheblich unterschreitet.

Lösungsumlauf.

Der Index r bezieht sich auf reiche, a auf arme Lösung, d auf überhitzten Dampf. / ist das Gewicht der Lösung, die in den Kocher eintritt um 1 kg Ammoniak auszudampfen. Da im Beharrungszustand ebensoviel Gewicht ein- wie aus-tritt, ist

/fr == (/ — 1) la + 1 * Id (Ammoniakbilanz),

Id la

ï^ïa'

Durch das Regelventil 1 tritt die Menge

ld-lr

(1)

(2)

/=

/-1 =

in den Absorber.

Ir — la heißt Entgasungsbreite.

Wärmebilanz der Anlage.

Es werden an Wärme je kg kondensiertes Ammoniak zugeführt:

q₀ in der Sole, qw im Kocher,

qv Wärmewert der Pumpenarbeit;

abgeführt :

qk im Kondensator, qa im Absorber,

so daß

(3)

Quo + #0 + Qp —    + 4a • *

Wärmebilanz des Temperaturwechslers, des Kochers und des Absorbers.

Temperaturwechsler: qT = (/— 1) (4 — 4) = /(4 — 4)-Bei vollkommenem Wärmeaustausch können die (/ — 1) kg arme Lösung auf die Temperatur f₄ gekühlt werden. Daraus ergibt sich die Enthalpie der in den Kocher fließenden reichen Lösung zu

Zahlentafel für Am-(Nach Merkel

V

t° C

= 1 ata

—20

0,616

1,000

—64,6

300

Л'

0,00042

0,00106

— 10 0,512 1,000 —63,0 303,6 0,00133

0,438

1,000

—53,4

309,2

0,00154

2 ata

(-19,2°)

1,000

0,701

1,00

1,00

0,566

0,999

—21,0

295,8

—45

302,8

0,00086

—49,4

307,2

0,00121

3 ata

(-9,7°)

1,000

1,000

—10,8

298,8

0,702

1,000

-34,2

305,6

0,00088

p = 9 ata

+ 20,8°

+ 30°

1,000

1,000

23,4

ik

306,0

0,728 0,999 + 1,4 312,8 0,00087

+ 50° 0,513 0,993

+ 70

0,400

0,979

0,0

+ 19,8

327,2

0,00147

344

0,00179

p = 10 ata

f*

0,824 0,998 + 13,0 311,0 0,00058

0,540

0,994

0,420

0,982

+ 2,0 325,8 0,00140

+ 20

342,2

0,00174

1,000 1,000 + 34,6 307,0

0,594

0,996

322,2

0,00128

0,455

0,986

+ 19,2

338,8

0,00167

(4)

(4—4) + 4 •

Da keine Arbeit nach außen abgeführt wird, ist die zugeführte Wärme gleich der Zunahme an Enthalpie.

Çw 4~ 4 ■ / ~ (/ l) 4 ~Ь 4 4w=4 + (/—!)4 —/4-

moniak und Wasser, und Bośnjakoyić).

+ 10 0,378 0,993

—41,0

315,8

0,00172

+ 20 0,326 0,985 —27,2

323,2 0,00188

+ 30 0,275 0,970

—12,2

332,6

0,00202

+ 40° 0,228 0,943 + 3,4

354,4 0,00209

0,483

0,967

0,419

0,993

0,360

0,987

0,314

0,976

—43,6

312,2

—32,4

319,2

—19,6

326,8

0,00144

0,00164

0,00180

—5,8

335,4

0,00194

0,568

0,998

—38,6

311,0

0,00123

0,487

0,995

—32,8

317,10

0,00145

0,425

0,992

—22,2

323,8

0,00164

0,372

0,985

—9,8

331,4

0,00180

367

+ 150

+ 90

0,313

0,941

+ 45,8

0,00196

+ 110 0,236 0,853

+ 73,6

403,8

0,00187

+130 0,162 0,681 + 103,6

463,2 0,00144

+ 101 + 451,8 0,00153

0,180

0,717

0,330

0,949

+ 44,4 364,0

0,00194

0,253

0,871

+ 71,8

397,8

0,00189

0,108 0,495 + 132,2

525,5 0,00099

0,360

0,959

+ 42,6 + 359,4 0,00189

0,282

0,896

+ 68,8

389,2

0,00192

0,209

0,766

+ 97,2

437,6

0,00164

0,138 0,566 + 127,8

502,8 0,00114

Unter Berücksichtigung der Gleichung (4) wird

(5)

?» = %+(/ —1)*5 —/*4-

Absorber:

(6) 4a = (/ — 1) h + 1 ‘ 4 — / * h = h — h + Kh — h)-Beim Drosseln bleibt die Enthalpie konstant.

Die Temperatur der reichen Lösung bleibt kleiner als t2i

weil mehr reiche Lösung durch den Wechsler strömt als arme. Die Kälteleistung ist

(7)

und die im Kondensator abzuführende Wärme

(8)

Qk — % h • Damit sind alle Größen bestimmt.

Das Wärmeverhältnis der Maschine ist e' =

Beispiel: Annahmen: Druck im Kocher und Verflüssiger p = 9 ata, Druck im Absorber und Verdampfer p₀ = 2 ata, höchste Temperatur im Kocher t₂ = 110° C, tiefste Temperatur im Absorber und Verflüssiger tQ=t^ = 20° C, höchste Temperatur im Verdampfer is= —10° C.

Aus den Zahlentafeln S. 108 u. 109 ergibt sich |r=|s bei 2 at 20° = 0,419,

|a = Is bei 9 at und 110° = 0,236. ist der Gehalt des Dampfes, der bei 9 at mit einem =0,419 im Gleichgewicht ist, also gleich 0,983 (interpoliert). Es ist also

4Д.

0,983 — 0,236

0,419 — 0,236

Da das spez. Volumen einer Ammoniaklösung annähernd °>⁰⁰¹

'=1-0,36f.bg “‘Л

ist, so ist die Pumpenarbeit, bezogen auf 1 kg verdampfendes Ammoniak,

335 mkg/kg.

0₅001 • 10000 • 7

— 0,35 • 0,419

Ferner: für den im Kocher erzeugten, mit der reichen Lösung im Gleichgewicht befindlichen Dampf ist nach den umstehenden Tafeln i₅ = 340 kcal/kg (bei vollständig wasserfreiem Dampf wären es 306 kcal/kg).

4 = 73,6 kcal/kg,

4 = — 18    „ (p = 2; f = 0,236; t = 20°).

Man findet den Wert von 4, indem man diejenige Zahlentafel aufsucht, bei der zu t = 20° ein = 0,236 gehört, das ist diejenige für p = 0,45 ata (unsere Tafeln reichen nicht aus) oder man entnimmt ihn unmittelbar der Tafel III (i über I) von Merkel-Bosnjakovié.

г₄ = — 32,4 kcal/kg (p =2, |s = 0,419; t = 20°).

Der aus dem Verdampfer kommende Dampf mit t₆ = —10° ist naß, da bei 2 ata und & = 0,983 die Gleichgewichtstemperatur bei + 35° liegt.

4 folgt aus der Gleichung

zu

4 4 I& 1$

(I* — Id) (4 — 4)

l*-ls

4 —    (I*—Id),

wobei 4 und f* sich auf die /₈-Isotherme bei 2 ata beziehen, und К den Tafeln zu entnehmen ist.

Demnach ist

4 = 302,8

0^086 O-’⁰⁰⁰ - °-⁹⁸³) = ²⁸²-⁹ kcal/kg.

4 kann den Tafeln nicht genau entnommen werden, da diese keine Werte für unterkühlte Flüssigkeit enthalten. Da aber $ sehr nahe an 1 liegt, kann man 4 der Tafel für reines Ammoniak entnehmen und 4 = 22,4 setzen. Der genaue Wert 21 kann der Kurventafel III von Merkel-Bosnjakovié entnommen werden.

Demnach sind:

qw = 340 + 3,1. (— 18) — 4,1 (— 32,4) = 416 kcal/kg, qa = 282,9 — (—18) + 4,1 (—18 + 32,4) = 359,9 kcal/kg, q₀ = i₈ — 4 ~ 282,9 — 21 = 261,9 kcal/kg, qie = h — 4= 340 — 21 — 319 kcal/kg, qT = 3,1 (73,6 + 18) = 284 kcal/kg.

Das Wärmeverhältnis

/    %    261,9

£th=— =

0,63.

Zur Kontrolle der ł Wärmebilanz der Maschine:

416

kcal

500

1^-20“

p=Oata

kjßo*

C*⁴“

fjw

N°

T~

200

Ex

100

Po

1    2    3 o ater

Abb. 63. Leistungsbild (Absorptionsmaschine).

Qw + % + Я.р — 416 + 261,9 +

335

427

= 678,7 kcal/kg,

qa -f- qk = 359,9 + 319 = 678,8 kcal/kg.

Für eine stündliche Kälteleistung von Q₀ = 100000 kcal/h

müssen — =    — 328,2 kg Ammoniak verflüssigt wer-

261,9

I-44

den, und mit dieser Zahl sind die oben ermittelten anderen Werte zu multiplizieren.

г'

£th

Dampfcuistritt

Eintritt der reichen Lösung

zum Manometer

i ШИ

Entleerung

ад

WasserrnckführunQ

<§

Rektifikator

Kocher

§_?

ЗрЖ

il

г§

в 5 ::

ид)дгщоищ jdwnpÿidfj

jjWsrwjduiDQчЧ

Abb. 64. Kocher und .Rektifikator (York).

Das Wärme Verhältnis e' einer ausgeführten Maschine ist natürlich kleiner als das der verlustfreien Maschine, und

Krause, Die Kältemaschinen.

entspricht dem indizierten Wirkungsgrad der Kompressionsmaschine mitsamt der Antriebsdampfmaschine.

Der Wärmeverbrauch einer Absorptionsmaschine ist von den Temperaturen des Heizdampfes, des Kühlwassers und der Sole abhängig. Für einen Kondensatorendruck p = 9 ata und eine Kühlwassertemperatur t₆ = 20° ist in Abb. 63 ein Diagramm (nach Weise, Z. g. K. 1929, S. 172) wiedergegeben. Vor allem ist zu erkennen, daß die Kälteleistung mit sinkender Verdampfungstemperatur abnimmt, aber nicht so stark wie bei einer Kompressionsmaschine, und daß man den Verdampfungsdruck p₀ richtig einstellen muß, um die möglichst günstige Kälteleistung, bei tiefen Verdampfungstemperaturen, um überhaupt eine Kälteleistung zu erhalten.

Von der Anpassungsfähigkeit der Absorptionsmaschine, den Möglichkeiten, durch Beseitigung der Nichtumkehrbarkeiten, durch mehrstufige Anordnung usw. nach Vorschlag von Altenkirch wesentlich günstigere Wärmeverhältnisse zu erzielen, ist bisher nur wenig Gebrauch gemacht worden¹), ebensowenig von der Möglichkeit, die Abwärme einer Kompressionsmaschine antreibenden Dampfmaschine in einer Absorptionsmaschine sehr wirtschaftlich auszunutzen²). Überhaupt gestattet die Absorptionskältemaschine eine sehr wirksame Verwertung von Abwärme.

Die Bauformen der Teile einer Absorptionsmaschine entsprechen den auch im Kompressionsmaschinenbau üblichen. Nur der Kocher weicht ab. In Abb. 64 tritt links der Heizdampf ein, strömt durch die dünnen Bohre nach rechts und durch die rechts geschlossenen weiteren Bohre nach links zurück nach der Entleerungskammer, von der aus das Kondensat abfließt. Die Ammoniak-Wasser-Dämpfe werden in den aufgesetzten Bektifikator geleitet, wo sie in innige Berührung mit der eintretenden reichen Lösung kommen. Der

*) Vgl. jedoch Z. g. K. 1932 die Arbeit von Gompertz und Niebergall.

²) Vgl. Tamm, Z. g. K. 1927. S. 41.

nun schon sehr stark mit NH₃ angereicherte Dampf gelangt bei der Ausführung von York noch zu einem Dampfkühler, einem Vorkondensator, dessen Kondensat als verhältnismäßig wasserreich wieder dem Rektifikator zugeführt wird.

Als Kleinkältemaschine hat die Absorptionsmaschine den Vorteil der Bewegungslosigkeit und damit der Geräuschlosigkeit

Kühler

Verflüssiger jH

I

Ж Kühl t —

El

12atabsNH₃

Verdampfer

ZZX^M

JZßtahsHo lbsorber

arme

reiche

Kühlschrank

lAvsirriber

kizpatrone

Abb. 65. Schema einer Absorptionskältemaschine von y. Platen] und Munters.

sowie fehlender Abnutzung, nachdem es geglückt ist, die Ammoniakpumpe überflüssig zu machen. Dies ist geschehen:

1.    durch Einführung eines indifferenten Gases (Geppert,

v. Platen und Munters) und der Hebung der Flüssigkeit durch Blasenbildung (Altenkirch),

2.    durch periodischen Wechsel des Betriebes.

Abb. 65 zeigt das vereinfachte Schema der von der A. B. Electrolux, Stockholm, hergestellten Maschine nach den Patenten von v. Platen und Munters.

Im Kocher, der durch eine elektrische Patrone oder auch eine Gasflamme beheizt wird, befindet sich die wässerige Ammoniaklösung. Der Dampf strömt durch den Kühler (Rektifikator) zum Verflüssiger, und das kondensierte Ammoniak gelangt in den Verdampfer, in dem es sich auf die Teller, die mit der Behälterwandung in wärmeleitender Verbindung stehen, verteilt. Der Verdampfer ist mit Wasserstoffgas gefüllt, in das hinein das Ammoniak verdunstet. Der Partialdruck des Wasserstoffes ist zusammen mit dem Partialdruck des verdampfenden Ammoniaks ebenso groß wie der Druck des reinen Ammoniaks im Kondensator. Durch die Aufnahme des Ammoniaks sowie die Abkühlung wird der Wasserstoff im Verdampfer schwerer und sinkt durch das Rohr nach rechts in den Absorber. In diesen mündet rechts oben die vom Kocher kommende arme Lösung ein, die sich auf die Teller verteilt und aus dem Ammoniak-Wasserstoffgemisch das Ammoniak aufsaugt. Die Absorptionswärme wird durch den von Wasser durchflossenen Kühlmantel abgeführt. Durch das Entfernen des Ammoniaks und die Erwärmung wird der Wasserstoff leichter und steigt nach links oben in den Verdampfer. Dieser muß also etwas höher angeordnet sein als der Absorber. Die reiche Lösung sammelt sich im unteren Teil des Absorbers, wird zuerst nach unten, dann um den Heizkörper geführt, wobei bereits die Ausscheidung von Ammoniak-Dampfblasen beginnt. Diese Blasen vermindern das spezifische Gewicht des Flüssig-keits-Dampfgemisches so, daß es bis über den Flüssigkeitsspiegel im Kocher ansteigt und in diesen zurückgelangt.

Der Wärmeverbrauch dieser Maschine ist wesentlich größer als der einer Kompressionsmaschine, ist aber namentlich dann wirtschaftlich, wenn sie durch das billige Leuchtgas geheizt wird. Für einen Schrank von etwa 30 Liter Inhalt beträgt der Verbrauch etwa 2 kWh am Tage, oder 0,8 m3 Leuchtgas.

Bei

2) Maschinen ohne Lösungsumlauf mit wechselndem Betrieb

wird die Bewegungslosigkeit dadurch erreicht, daß die entgaste Lösung nach dem Kochen im Kocher verbleibt, dann gekühlt wird und wieder das Ammoniak absorbiert.

Der Kocher b (Abb. 66) befindet sich außerhalb des Kühlschrankes und wird durch die Patrone g elektrisch beheizt ; der Ammoniakdampf verflüssigt sich im wassergekühlten Kondensator e ; Nach der ersten Windung ist in die Ammoniakleitung der Abscheider / eingebaut, der das erste, wasserreiche Kondensat in den Kocher zurückführt.

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Das verflüssigte Ammoniak gelangt durch ein dünnes Köhrchen in den im Kühlschrank eingebauten Behälter c. Nach einer Kochzeit von etwa 2 Stunden wird die Heizung automatisch abgeschaltet, das Kühlwasser wird durch den Kocher geleitet, der nun als Absorber wirkt.

--c-

Abb. 6G. Polaris-Maschine von Gebr. Bayer, Augsburg.

Ist die Temperatur der armen Lösung in b genügend gesunken, so wird zunächst das über ihr befindliche Ammoniak absorbiert, der Druck sinkt, das in c befindliche Ammoniak verdampft und kühlt den Schrank. Die in c entwickelten Dämpfe gelangen durch das kleine Loch d in die Leitung a und werden in die arme Lösung hineingeleitet. Die Kückführung durch den Kondensator genügt nicht, da sich die Oberfläche der Lösung in b bald mit NH₃ sättigen und weiteres nicht mehr absorbieren würde.

Da jedesmal beim Kochen etwas Wasser nach c gelangt, das beim Kühlen nicht verdampft, so sammelt sich nach einiger Zeit soviel Wasser an, daß die Kühlwirkung der Maschine erheblich beeinträchtigt wird. Um dieses Wasser in den Kocher zurückzuführen, wird c zusätzlich geheizt. Dabei entwickelt sich soviel Ammoniakdampf, daß trotz des Loches d in c ein Überdruck entsteht, durch den die ganze Füllung von c nach b gedrückt wird.

Nachteile der Absorptionsmaschinen mit wechselndem Betrieb: Ansteigen der Temperatur im Kühlschrank während der Kochperiode (kann durch Kältespeicher in mäßigen

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Zu Beginn der Heizperiode

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Zu Beginn der Kühlperiode

a Kocher-Absorber b Kondensator C Zwischenbehälter d Verdampferschlange e Eiserzeugungsgefäß f Schrankisolation g Heizwiderstand h Zusatzspeicher

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Ch/arkalzium mit Ammoniak gesättigt

Chlorkalzium

ammoniakarm

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Sole

АЪЪ. 67. Arbeitsschema des „Protos-Frigor“.

Grenzen gehalten werden), großer Wärmeverbrauch, da der Inhalt des Kochers immer wieder aufgeheizt werden muß, die Notwendigkeit der Wasserrückführung aus dem Verdampfer in den Kocher. Der Wärme verbrauch spielt keine ausschlaggebende Rolle bei Beheizung durch Gas und bei Gewährung eines billigen Tarifes für Nachtstrom, da das Kochen auf die Nachtzeit verlegt werden kann.

Die Unannehmlichkeit der Wasserrückführung hat zum Bau trockener Absorptionsmaschinen geführt, bei denen Ammoniak durch Chlorkalzium absorbiert wird. Dabei kann man mit wesentlich höheren Temperaturen und Drücken im Kocher arbeiten, so daß man den Kondensator während der Kochperiode und das Chlorkalzium während der Kühlperiode mit Luft kühlen kann, was in vieler Hinsicht bequem ist. Bei dem „Protos-Frigoru ist der elektrisch beheizbare, mit Chlorkalzium gefüllte Ko eher-Absorber a auf dem Schrank angeordnet und mit Luft gekühlt, ebenso wie der Kondensator b. Das verflüssigte Ammoniak sammelt sich im Behälter c, der mit dem Verdampfer d durch Rohrleitungen verbunden ist. Dadurch, daß c nicht innerhalb des Kühlschrankes liegt, sowie durch den Solespeicher h betragen die Temperaturschwankungen bei belastetem Schrank nur 2 bis 3° C, bei einer Höchsttemperatur von 8°.

Der Strom wird durch eine Uhr ein- und nach vierstündigem Heizen wieder ausgeschaltet. Der Verbrauch beträgt für mittlere Verhältnisse im Sommer etwa 4 kWh in 24 Stunden.

IV. Adsorptionsmaschinen.

Auch die Tatsache, daß poröse Stoffe, z. B. Silikagel und aktive Kohle, Gase unter Wärmeerzeugung adsorbieren, also praktisch ebenso wirken wie ein Absorptionsmittel, kann man zum Bau einer Kältemaschine mit wechselndem Betrieb verwenden. So werden in Amerika Adsorptionskältemaschinen (Silikagel — S0₂) für Eisenbahnkühlwagen benutzt.

V. Kälteverwendung.

Die Wärmeentziehung kann erfolgen entweder durch Berührung des zu kühlenden Körpers mit den Flächen des Verdampfers (direkte oder unmittelbare Kühlung) oder durch die Vermittlung eines Kälteträgers wie Wasser, Sole oder Luft (indirekte oder mittelbare Kühlung). Eine Berührung des zu kühlenden Körpers mit dem Kältemittel selbst kommt nur ganz selten in Betracht, z. B. beim Gefrieren von Fleisch in flüssiger Kohlensäure nach Kuprianoff.

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Grundriss

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£r Eiserzeugerbehälter, z Zellenraum des Eiserzeugers, v Verdampferraum des Eiserzeugers mit Steilrohrverdampfer, m Mechanische Vorschubvorrichtung, w Zellenwagen, 1 Füllvorrichtung, I Elektrischer Laufkran, a Auftaugefäß, к Kippvorrichtung, e Eisrutsche, p Laufbühne, t Treppe, h Abdeckung des Eiserzeugers.

Abb. 68. Eiserzeuger.

Eiserzeugung (Abb. 68). Die gegen Bost durch Verbleien geschützten Eiszellen befinden sich im Solebad neben dem Verdampfersystem und sind durch Bahmen zusammengefaßt, die mit Rollen auf Winkeleisen des Blechbehälters ruhen. Die ausgefrorenen Zellen werden am rechten Ende mit dem Kran herausgehoben, in das mit Dampf oder vom Kondensator ablaufendem Wasser erwärmte Taugefäß (a) getaucht, wo die äußerste Schicht des Eises aufgetaut wird und die Eisblöcke von der Zellenwand gelockert werden, auf die Kippvorrichtung к gesetzt und auf die hölzerne Rutsche e entleert. Die leeren Zellen werden nach links unter die Füllvorrichtung / gefahren und dort gefüllt. Inzwischen sind die Eiszellen im Erzeuger durch die Schubvorrichtung um eine Zellenbreite nach rechts geschoben worden, so daß links Platz frei wird. In diesen wird die frischgefüllte Reihe eingesetzt. Der Eiserzeuger ist durch Korkplatten an den Seiten und unten gut isoliert. Oben ist er mit kräftigen Bohlen abgedeckt. In Deutschland sind Eisblöcke von 12,5 und 25 kg Einzelgewicht üblich, in Amerika bevorzugt man Zellen von 300 Pfund.

Man unterscheidet:

1.    Matteis oder Trübeis, bei dem die im Augenblick des Gefrierens ausgeschiedene Luft im rasch gefrierenden Eise verbleibt und durch totale Reflexion des Lichtes eine milchweiße Farbe erzeugt. Soletemperatur —8 bis —10° C. Gefrierdauer bei 12,5 kg Blöcken etwa 8, bei 25 kg Blöcken etwa 16 Stunden.

2.    Klar eis, bei dem die Luft durch Rührvorrichtung (Flossen) zum großen Teil vor dem Einfrieren entfernt wird. 25 kg Blöcke. Die Flossen sind vor dem völligen Durchfrieren zu entfernen, was umständlich ist. Der Kern des Blockes, etwa х/з des Volumens, bleibt matt. Soletemperatur —5 bis —7°. Gefrierdauer etwa 21 Stunden.

3.    Kristalleis ist bis auf einen ganz geringen Kern völlig klar. Es wird meist aus destilliertem und entlüftetem Wasser hergestellt und ist dann technisch keimfrei.

25 kg Blöcke. Soletemperatur —4 bis —6°. Gefrierdauer etwa 24 Stunden.

In neuerer Zeit wird Kristalleis aus Bohwasser her-gestellt, wobei in die Eiszellen Luft eingeblasen wird, und die großen Luftblasen die kleinen mitreißen. Die Luft wird von unten in die Zellen eingeblasen und muß vorher auf 1 bis 2 atü verdichtet und —4° C abgekühlt werden, damit sie nach der Ausdehnung so trocken ist, daß die Leitungen nicht zufrieren können (Hochdruckverfahren). Bei dem mehr Bedienung erfordernden Mederdruckverfahren wird die Luft nur auf 0,25 atü verdichtet und durch Bohre, die von oben in die Zellen eingehängt sind, etwa in ²/₄ der Zellenhöhe über dem Boden eingeblasen. Die Bohre müssen vor dem Einfrieren herausgenommen werden, oder sie müssen nachher herausgetaut werden. Sehr salzhaltiges Wasser muß enthärtet werden, weil sich das Salz im Kern des Blockes anreichert. Wenn nötig, muß das Kernwasser vor dem Ausfrieren abgesaugt und durch neues ersetzt werden. Luftgeblasenes Eis aus enthärtetem Wasser hat eine größere Festigkeit als Matteis.

Durch Berühren mit großen Flächen aus Silber kann man das Gefrierwasser keimfrei und sogar bakterientötend machen (Katadynverfaliren) ; ebenso duich elektrolytische Einführung von Silber in das Gefrierwasser.

Da die Gefrierdauer mit der Dicke der Blöcke erheblich zunimmt, muß man mit kälterer Sole, also unwirtschaftlicher arbeiten, als wenn man nur dünne Eisscheiben hersteilen wollte ; durch das Abtauen wird ein Teil des bereits gebildeten Eises wieder zerstört. Man bemüht sich, diese Mängel zu beheben. Nach dem Flak-Eis-Verfahr en wird auf einer von innen mit Sole gekühlten, in Wasser langsam rotierenden Trommel aus Monelmetall eine nicht sehr starke Eisschicht gefroren, die durch mechanische Deformation der Trommel abgesprengt wird. Ähnliche Verfahren sind in der Entwicklung.

Zur Abselieidung von Kristallen aus der Mutterlauge kann man ähnliche Einrichtungen wie zur Eiserzeugung benutzen. Im Solvay-Kristallisator (Abb. 69) wird der Behälter A mit konzentrierter, warmer Lauge gefüllt, die rotierenden Scheiben В werden von kalter Sole durchströmt. An den Scheibenflächen scheiden sich außen Kristalle aus, die von den Schabern n abgekratzt werden, herunterfallen und durch die Schnecke nach rechts befördert werden. Dort werden die Kristalle durch die Förderscheibe К gehoben und

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Abb. 69. Solvay-Kristallisator.

auf die Förderrinne L ausgeschüttet. Die konzentrierte Lauge fließt links bei F ein, wird durch die Wände m gezwungen, die Scheiben gleichmäßig zu umspülen und fließt rechts bei G ab.

In größtem Maßstabe werden Kältemaschinen zur Ausscheidung von Glaubersalz verwendet.

Warme Fette werden auf umlaufende, von innen gekühlte Walzen gebracht und nach dem Erstarren abgeschabt. Oder sie werden in Formen gegossen, die durch eine geschlossen, luftgekühlte „Kühlbahn“ geführt werden.

Auch Schokolade wird in Schalen gefüllt, die in einen Schrank gestellt werden, und über die kalte Luft geblasen wird. Die Tafeln dürfen nicht so kalt werden, daß sie nach dem Herausnehmen durch die Feuchtigkeit der Luft beschlagen.

Bei der Kühlung von Luft, dem meist benutzten Kälteträger zur Abkühlung fester Körper, ist vor allem der in ihr enthaltene Wasserdampf zu beachten.

Nach Dalton verhält sich ein Dampf, der mit einem Gas gemischt ist, genau so, wie wenn er allein den Raum erfüllte. Der zu einer bestimmten Temperatur gehörige Sättigungsdruck ist in beiden Fällen der gleiche, das in einem m³ enthaltene Dampfgewicht ist von der Anwesenheit des Gases unabhängig. Demnach setzt sich der Gesamtdruck des Luftdampfgemisches zusammen aus den Partialdrücken der Luft und des Dampfes, von denen jeder durch die ihm eigenen Gesetze bestimmt ist. Die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf ist durch das spezifische Gewicht des trocken gesättigten Dampfes nach oben begrenzt. Z. B. kann 1 m3 Luft von 10° C nicht mehr als 9,40 g Wasserdampf enthalten, weil Dampf von 10° C bei dem spez. Gewicht von 9,4 g/m3 trocken gesättigt ist. Man bezeichnet diesen Dampfgehalt als den maximalen. In Wirklichkeit ist die in 1 m³ Luft enthaltene Dampfmenge, also der absolute Feuchtigkeitsgehalt fast stets geringer. Das Verhältnis des absoluten Dampfgehaltes zum maximalen bezeichnet man als den „relativen“ Feuchtigkeitsgehalt cp. Die Temperatur, auf die man Luft abkühlen muß, damit sie durch den in ihr enthaltenen Wasserdampf gesättigt ist, ist ihr „Taupunkt“. Der relative Feuchtigkeitsgehalt cp spielt bei der Kühlung, insbesondere von Lebensmitteln, eine große Rolle. Bei kleinem, relativem Feuchtigkeitsgehalt der Luft trocknen die Körper aus. Ist dagegen der Feuchtigkeitsgehalt der Luft sehr groß, so wird dadurch das Wachstum von Bakterien und Pilzen auf dem feuchten Gut begünstigt. Die Innehaltung des richtigen Feuchtigkeitsgehaltes ist daher für den Erfolg der Kältelagerung oft entscheidend.

Da es sich bei kältetechnischen Aufgaben immer um Luft von etwa 0° handelt, die Volumenänderungen durch Erwärmung

also unerheblich sind, kann man mit einer spezifischen Wärme kcal

rechnen und auch den geringen

von 0,241 • 1,293 = 0,31

m³⁰C

Einfluß des Dampfgehaltes auf die spezifische Wärme des Gemisches vernachlässigen. Will man die Luft durch Abkühlung trocknen, so muß man sie so weit abkühlen, daß sie nicht mehr als die zulässige Menge Wasserdampf enthält. Soll z. B. Luft von +4° C und 90% auf 75% Dampfgehalt gebracht werden, also von einem absoluten Gehalt von 0,9 • 6,36 = 5,73 L) auf 0,75 • 6,36 = 4,77 g/m³, so muß sie erst auf —0,5° abgekühlt und dann auf 4° erwärmt werden. Dabei sind der Luft zu entziehen

a)    zur Abkühlung 4,5 • 0,31 = 1,40 kcal/m³,

b)    zur Trocknung (5,73—4,77) 0,68 = 0,65 kcal/m³. Dabei ist 0,68 die Summe der Kondensationswärme von 0,600 kcal/g und der Erstarrungswärme von 0,08 kcal/g, da der Wasserdampf hier als Reif ausfällt. Im ganzen sind also 2,05 kcal/m³ abzuführen. Bei der Aufwärmung sind der Luft 4,5 • 0,31 = 1,4 kcal zuzuführen. Auch der Umstand, daß durch das Ausfallen der Feuchtigkeit sich das Volumen der Luft vermindert, ist hier belanglos. Für genauere Rechnungen benutzt man das i — a-Diagramm für Luft von Mollier. (Siehe auch: Hirsch.)

Man kann die Luft eines Raumes kühlen 1. durch in dem Raum angebrachte Kühlrohrsysteme (Innenkühlung), oder 2. durch besondere, außerhalb des Raumes angebrachte Kühler (Außenkühlung). Bei beiden Arten der Kühlung kann die Kälte von dem verdampfenden Kältemittel unmittelbar (durch eine Rohrwand hindurch) an die Luft abgegeben werden (direkte Verdampfung), oder es wird Sole als Zwischenmittel verwendet.

Bei Innenkühlung werden die Rohre, glatte oder Rippenrohre, an der Decke oder an den Wänden so angebracht, daß die kalte Luft herabfällt, sich am Kühlgut erwärmt, dadurch einen Auftrieb erhält und zu den Kühlrohren aufsteigt, an denen sie wieder abgekühlt wird. Bei der Berührung mit dem Kühlgut nimmt die Luft meist Feuchtigkeit auf, die sie auf die Kühlrohre als Reif niederschlägt. Die Trocknung der Luft ist um so schärfer, je größer die Temperatur differ enz zwischen Luft und Kühlrohroberfläche ist.

Demnach liefern glatte Rohre bei tiefer Sole- bzw. Verdampfungstemperatur, also mit kleiner Übertragungsfläche, trocknere Luft als solche bei höherer Soletemperatur bzw. Verdampfungstemperatur, wobei größere Übertragungsflächen nötig sind.

sorgen.

Wärmeübertragung durch lebhafte Bewegung durch einen Ventilator vergrößert. In kleinen Kühlräumen mit unterbrochenem Betrieb, sind mit Sole gefüllte Rohre von großem Durchmesser anzuordnen, die als Kältespeicher dienen und ein zu rasches Ansteigen der Temperatur während der Betriebspausen verhindern. Man rechnet etwa mit folgenden Wärmedurchgangszahlen г): für glatte Rohre

10 bis 15 kcal/m² h °C bei natürlichem Luftumlauf,

20 bis 25 kcal/m² h °C bei lebhafter Luftbewegung durch Ventilator;

Rippenrohre ergeben feuchtere Luft als glatte. Bei der Bemessung der Kühlflächen ist die Verminderung des Wärmedurchganges durch den anhaftenden Reif zu berücksichtigen. Von Zeit zu Zeit müssen die Rohrflächen abgetaut werden, was bei Räumen über Null Grad durch Abstellen der Kühlung erfolgen kann. Für rasches Ableiten des Tauwassers ist zu Oft, insbesondere bei Fleischkühlung, wird die

für Rippenrohre

4 bis 5 bzw. 6 bis 8 kcal/m² h °C.

In größeren Anlagen, Kühlhäusern für Fleisch, für Eier,

ł) Vergleiche Fußnote 1 Seite 76.

überall dort, wo eine bestimmte Temperatur und ein bestimmter Feuchtigkeitsgehalt eingehalten werden soll, hat sich die Außenkühlung der Luft allgemein eingeführt.

Man unterscheidet Luftkühler mit direkter Verdampfung und solche mit Sole als Kälteträger, ferner trockene Luftkühler und Naßluftkühler.

Luftkühler mit direkter Verdampfung bestehen aus Schlangen, meist aus glatten Kohren, über die ein Ventilator einen kräftigen Luftstrom bläst. Die Feuchtigkeit der Luft

Frischluft

Ammoniak-Ausgang (Dampf)

l/enłiiator

vom KüNroum

Ammoniak-Eingang (flüssig)

zumKüHroum

Abb. 70. Luftkühler mit unmittelbarer Verdampfung des Ammoniaks.

schlägt sich als Keif an den Schlangen nieder, der auch die in der Luft schwebenden Bakterien, den Staub und die Gerüche festhält. Da der Keif mit der Zeit anwächst und die Wärmeübertragung beeinträchtigt, müssen die Schlangen von Zeit zu Zeit abgetaut werden. Das kann dadurch geschehen, daß die Zufuhr von Kältemittel abgestellt und Wasser über die Luftkühler schlangen gespritzt wird, das den Keif abtaut. Die Unreinigkeiten der Luft werden weggeschwemmt. Oder aber man schaltet die Leitungen für kurze Zeit so, daß der Luftkühler als Verflüssiger dient, daß also der warme Ammoniakdampf den Reif von innen her auftaut.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die im Reif aufgespeicherte Kälte für die Maschine nutzbar gemacht wird. Sie hat den Nachteil, daß das angesetzte Eis zum Teil in großen Stücken zu Boden fällt und etwa durch Berieseln weggeschafft werden muß, damit der Boden und der Ablaufkanal nicht vereist. Bei Räumen, die Temperaturen über Null Grad haben, kann man auch bei abgestelltem Regelventil die Kühlraumluft weiter über den Kühler blasen und diesen so zum Abtauen bringen.

Eine Theorie der Trockenluftkühler hat Merkel in Z. g. K. 1927, S. 117 aufgestellt. Ihrer Auswertung für die praktische Berechnung steht das Fehlen wichtiger Angaben, z. B. der Wärmeleitzahl des Reifbelages, entgegen.

Die Verwendung von Trockenluftkühlern bringt wegen der Vereisung und der Notwendigkeit des Abtauens eine gewisse Unregelmäßigkeit im Betrieb mit sich. Die Kühlwirkung läßt allmählich nach, wird unterbrochen und setzt nach Freimachen der Kühlflächen wieder stark ein. Diese Unregelmäßigkeit läßt sich vermeiden, wenn man die Rohrschlangen dauernd mit Sole berieselt. Die Flächen bleiben frei, auch wird die Luft durch die Sole gewaschen und dadurch noch gründlicher von Unreinigkeiten befreit. Da aber die Sole durch die Aufnahme der aus der Luft abgeschiedenen Feuchtigkeit verdünnt wird, so ist sie einzudampfen oder unter Verlust eines Teiles durch Zusatz von Salz zu konzentrieren.

Luftkühlereinrichtungen mit unmittelbarer Verdampfung sind in Anlage und Betrieb billig, bergen in sich aber die Gefahr, daß bei Undichtigkeiten Kältemittel in den Kühlraum gelangt.

Luftkühler mit Sole als Kälteträger können „trocken“ sein und bestehen dann aus Rohren, häufig aus Rippenrohren, die durch zeitweiliges Berieseln mit Wasser abgetaut werden müssen. Dabei erwärmt sich die Sole nicht wesent-

lich. Das Abtauen durch Erwärmung der Sole ist in Anlage und Betrieb kostspielig.

Meist verwendet man heute nasse Luftkühler (Regenkühler), bei denen die kalte Sole mit der zu kühlenden Luft

j Luft-Austritt

Rasdiig-

Soleeintriä

Ringe

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Eintrht

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Soleablauf

Abb. 71. Luftkühler mit И aschig-Hingen.

in innige Berührung auf großer Oberfläche gebracht wird. Ein Behälter wird etwa mit Raschig-Ringen gefüllt (Abb. 71). Das sind Ringe aus Porzellan, deren Höhe gleich dem Durchmesser ist und die sich beim Schütten ganz unregelmäßig anordnen. Über diese wird kalte Sole verteilt, die nach unten sinkt und die nach oben strömende Luft wäscht und kühlt. Damit mit der Luft keine Sole mitgerissen wird, wird in den Luftstrom eine nicht berieselte Schicht Ringe eingeschaltet. Die Sole muß von Zeit zu Zeit konzentriert werden. Da der Dampfdruck feuchter Luft über Sole geringer

Krause, Die Kältemaschinen.

ist als über Wasser gleicher Temperatur, so wird die Luft durch kalte Sole schärfer getrocknet, als durch gleichkalte Metallflächen, die durch das ausgeschiedene Wasser benetzt werden (Linge, Z. g. K. 1929). Wärmeübertragung je m3 Regenraum etwa 1500 kcal/h °C m³.

Die Luft wird in den Kühlräumen durch meist hölzerne, an der Decke befestigte Kanäle mit regelbaren Aus- bzw. Einströmöffnungen so verteilt, daß nirgends tote Ecken entstehen.

Berechnung der Luftmenge.

Kälteleistung angenommen 100000 kcal/h. Lufttemperatur +4° C, bei 75% Feuchtigkeitsgehalt. Die vom Luftkühler kommende Luft soll —3° C haben und mit

Höchste

Feuchtigkeit gesättigt sein. Sie nimmt im Kühlraum an Wärme auf: Durch Erwärmung 7.0,31 = 2,17 kcal/m³. Die Luft von 4° enthält an Feuchtigkeit 6,36.0,75 = 4,77 g/m³. Hach der Kühlung enthält sie 3,82 g/m, nimmt also 4,77—3,82 g/m auf, was 0,95.0,6 = 0,57 kcal/m³ entspricht. Also nimmt 1 m³ Luft im ganzen 2,17 + 0,57 = 2,74 kcal 100000

auf. Demnach müßten

— 36100 m³/h umlaufen.

2,74

Durch den Ventilator wird die umlaufende Luft nach

Maßgabe des Arbeitsverbrauches erwärmt. Sind die erforderliche Luftmenge L m³/h, der vom Ventilator zu überwindende Widerstand Ъ mm Wassersäule und der Wirkungsgrad des Ventilators rj, so ist die dem Arbeitsaufwand entsprechende Wärmemenge

L -h

427 ?7

kcal/h.

Lh

Der Luftkühler hat also an Kälteleistung 100000 +

kcal/h zu übertragen. Ist etwa h=30 mm W.-S. und rj = 0,4, so ist Q = 100000 + 6500 = 106500 kcal/h. Da die Luft die

427 rj

6500 kcal im Ventilator und in den Kanälen, also ohne Verdampfung aufnimmt, so muß sie im Luftkühler um 6400

0,55° mehr abgekühlt werden, als den Bedürf-

36800^ 0,31

nissen des Kühlraumes entspricht. Sie wird im allgemeinen mit cp < 1 in den Kühlraum gelangen. Soll diese relative Feuchtigkeit der eintretenden Luft einen bestimmten Betrag nicht überschreiten, so muß sie hinter dem Kühler durch Dampf oder elektrisch geheizt werden.

Kühlung von Lebensmitteln.

Man benutzt kalte Luft zum Kühlen von Fleisch, das erst nach gewisser Zeit „reif“ und zum Genuß mürbe genug wird, um die Entwicklung von Fäulnisbakterien, von Schimmelpilzen und Hefen auf ihm zu verhindern, ebenso zur Lagerung von Eiern, Obst, Gemüsen. Denn Kälte verlangsamt jede chemische Veränderung, jede Entwicklung schädlicher Organismen. Bakterien werden durch Kälte nicht getötet, nur wird ihre Vermehrung verzögert. Aber höher organisierte Lebewesen, wie Früchte, Insekten, sterben bei entsprechend tiefen Temperaturen. Man schützt Pelze u. dgl. in Kühlräumen vor Mottenfraß, da die Larven sich nicht entwickeln können.

Um Fleisch und Fische für längere Zeit haltbar zu machen, friert man sie ein. (In neuerer Zeit geschieht dies auch mit Früchten, Fruchtsäften und Gemüse in Büchsen.) Dabei ist es wichtig, zur Erhaltung des guten Aussehens und zur Vermeidung von Saftverlusten nach dem Auftauen, die Stücke rasch zu gefrieren, da sich sonst große Eiskristalle bilden, die die Gewebezellen zerreißen. Man muß also entweder den Wärmeübergang an die Umgebung stark vergrößern oder mit sehr tiefer Verdampfungstemperatur arbeiten.

Ott es en benutzt das erste Verfahren zum Gefrieren von Fischen, indem er diese in kalte Salzsole taucht. Um das Eindringen von Salz in die Fischkörper zu verhindern, wird eine

Salzlösung von solcher Konzentration gewählt, daß sich an den Verdampferschlangen etwas Eis absetzt. Die Lösung hat dann kein Bestreben mehr, sich zu verdünnen, also Salz an den Fisch abzugeben, der osmotische Druck wird zu Null. Es kommt nur dadurch etwas Salz in den Fisch, daß dessen Temperatur im ersten Augenblick höher ist als die der Sole, so daß das thermische Gleichgewicht gestört wird. Schneidet man einen nach Ottesen gefrorenen Fisch durch, so unterscheidet er sich in seiner Struktur nicht von einem frischen.

Nach L. Hirsch, Taylor, Zarotschenzeff wird das zu gefrierende Gut mit Sole berieselt, was besonders von Vorteil ist, wenn die Stücke in Zellophan eingepackt sind.

Nach den Verfahren von Birdseye und anderen Amerikanern wird das meist in kleine, dem Bedarf des Verbrauchers angepaßte Stücke geschnittene und in Zellophan verpackte Fleisch in eine Gefrierkammer gebracht, die sehr tief gekühlt wird. Die Wärme wird durch das Metall, auf dem die Stücke liegen, und das mit kalter Sole bespritzt wird, übertragen.

Fleisch in großen Stücken (Rinderhälften, ganze Hammel) wird in Luft gefroren, weil auch bei dem Verfahren nach Ottesen die inneren Teile im dicken Fleisch nicht schnell genug frieren, und weil das rote Fleisch nach der Berührung mit Sole die Neigung hat, braun und unansehnlich zu werden. Das Verfärben kann man nach R. Heiß durch Einwirkung von Kohlenoxydgas auf das Fleisch verhindern. Rasch gekühltes Fleisch o. dgl. muß bei sehr tiefer Temperatur (—15 bis —20°) gelagert werden, wenn sich keine großen Eiskristalle im Laufe der Zeit bilden sollen.

Kühlung von Flüssigkeiten.

Die Flüssigkeiten durchlaufen einen Doppelrohrkühler, in dem das Kältemittel verdampft, oder durch den Sole fließt. Oder die Flüssigkeit (Milch, Bierwürze) rieselt über einen Verdampfer, bei dem die ringförmigen oder ebenen übereinander liegenden Rohre einander berühren.

Die Flüssigkeit wird von oben so verteilt, daß sie in dünner Schiebt, ohne zu spritzen, herabrieselt. An Stelle des verdampfenden Kältemittels tritt oft eine Flüssigkeit, bei Bier meist gekühltes Wasser.

Flüssigkeiten, die nicht bewegt werden dürfen, wie gärende Bierwürze, werden durch in die Behälter eingehängte, von kalter Flüssigkeit durchströmte Bohrschlangen gekühlt. Bei Bier verwendet man Süßwasser, um zu tiefe Kühlung zu verhindern, wobei sich Eiweißstoffe ausscheiden würden, und um der Gefahr zu entgehen, bei Bohrbrüchen das Bier durch austretendes Salzwasser zu verderben.

Benötigt man, wie in der Brauerei zur Kühlung der Würze, in kurzer Zeit große Mengen kaltes Süßwasser, so muß man die Kälte aufspeichern. Das Süßwasser wird in einem Behälter durch einen normalen Verdampfer oder auch durch Solerohre gekühlt. Das in Zeiten geringer Inanspruchnahme auf Vorrat gekühlte Wasser wird mehrmals am Tage in einen großen, hochgelegenen Behälter gepumpt, von dem aus es bei Bedarf den Wurzekühlern zufließt. Das erwärmte Süßwasser sammelt sich etwa in einem tiefgelegenen dritten Behälter, von dem aus es zur Zeit geringer Belastung in den Süßwasserkühler umgepumpt wird.

Einfacher im Betrieb ist das Arbeiten mit Eisansatz. Dabei besteht die Kühleinrichtung des Süßwasserkühlers aus glatten, ziemlich weit auseinanderliegenden Bohren. Das Wasser bleibt im Kühler, auch nachdem es Null Grad erreicht hat. Bei weiterer Kühlung setzt sich Eis an den Böhren an, das einen Kältespeicher bildet, aber den Wärmedurchgang verschlechtert und zum Arbeiten mit tieferer Verdampfungstemperatur, also größerem Energieverbrauch, zwingt. Das erwärmte Süßwasser läuft in den Kühler zurück, und in dem Maße, in dem der Kälteverbrauch die Kälteleistung des Kühlers übertrifft, schmilzt das angesetzte Eis.

Bei der Herstellung künstlicher Eisbahnen werden

Solerohre auf oder in eine Betonplatte gelegt, die mit Wasser begossen wird.

Um Schächte durch wasserhaltigen Sandboden (schwimmendes Gebirge) treiben zu können, werden senkrechte Rohre auf dem Umfange eines entsprechend großen Kreises angeordnet, und zwar Doppelrohre. Durch das innere Rohr wird sehr kalte Sole nach unten geführt, durch den Ringraum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr, das unten geschlossen ist, steigt die Sole hoch und bringt das Wasser der Umgebung zum Gefrieren. Es bilden sich um die Rohre Eiszylinder, die allmählich so stark werden, daß sie zusammenwachsen und eine wasserdichte Frostmauer bilden.

VI. Zahlentafeln.

Dampf tafeln.

a) Ammoniak (NH₃).

Entropie

spez.Vo- Enthalpie ^er-Tempe- Druck lumen d.    АТЛ damp- d. Flus- d. Damp-

ratur°C ata Dampfes d;*luf:, d;Da“P-    sl?keîfe {ess,

v"\fa». sigkeiü fes г warmer kcal    kcal

' ® kcal/kg kcal/kg kcal/kg j+oq    kg°C

++++++ rill

О Ю O

(M H H

ОЮОЮО

HHOJNCO

0,0407 1,136

0,00 301,5    301,5    0,0000 1,104

0,0397 1,074 0,0592 1,060 0,0785 1,046 0,0976 1,032 0,1165 1,019

b) Schwefeldioxyd (S0₂)

Temperatur °C

Druck

ata

kg/cm²

V Enthalp,. aï«p_ „SX

nowi d.Flüs- d.Darnp- fnngs- sigkeits' fes s" //jf es sigkeiti' fes г" wärmer    kcal    kcal

v ' ^ kcal/kg kcal/kg kcal/kg    kg®C    kg°C

20

15

0,648

10

0,823

0,513

0,410

1,033

0,330

ЮОЮ

1,283

1,580

1,93

2,34

2,81

3,35

3,97

4,67

0,270

0,223

0,184

0,152

0,127

0,107

0,090

0,076

0,0351 0,298

c) Kohlendioxyd (С0₂).

—20

—15

20,06

—10

23,34

26,99

31,05

35,54

+10

40,50

45,95

+15

51,93

+20

58,46

+25

65,59

+30

73,34

— 20

— 15

1,200

— 10

1,468

+ 10

+ 15

+ 20

1,784

2,148

2,571

3,062

3,622

4,260

4,985

+ 25

5,802

+ 30

6,716

P P P P P P P P P P P    to^üTCi-OOOoK^oiS

s s g s & s§к s g й

88,93

91,44

156,8

67,79

0,959

1,227

94,09

96,91

100,00

103,1

106,5

110,1

114,0

118,8

125,9

+ 1»88

0,00

3,76

5,66

7,56

9,48

11,40

156,7

65,26

0,969

1,222

156,6

62,51

0,979

1,216

156.4 156,1

155.4 154,6

59,50

0,989

1,211

56,13

52,35

48,09

1,000

1,205

1,010

1,198

1,022

1,192

153,2

151,1

147,3

140,9

94,23

94,92

95,59

96,27

96,92

97,56

98,17

98,76

99,31

99,86

100,39

43,07

37,10

28,53

15,05

з'

101,61

100,49

99,31

98,13

96,92

95,68

94,41

93,10

91,75

90,38

88,99

1,034

1,183

1,047

1,063

1,085

—0,0282

—0,0210

—0,0138

—0,0068

0,0000

+0,0068

0,0135

0,0201

0,0267

0,0332

0,0396

1,173

1,158

1,135

0,373

0,368

0,364

0,359

0,355

0,351

0,347

0,343

0,340

0,336

0,333

Theoretische Kälteleistung in kcal/PSih.

Verflüssigungs-

temperatur

°C

Temp.

V. d.

Regel -ventil

Verdampfungstemperatiir °C.

°C

-20°

-15°

— 10°

— 5°

'Л

+ 15

+ 20

+ 25

+ 15

+ 20

ssssassassaaa ssssassaasaaa

+++++++++++++ +++++++++++++

sssssSislSiSl

î 6121 6002

7956

5102

5003

4903

4376

4291

4205

4119

3759

3684

3608

3532

b) so₂.

4114

4035

3604

3535

3464

3210

3148

3085

3020

2839

2782

2724

4988

4892

4282

4200

4116

3753

3681

3608

3533

3280

3214

6213

6094

5186

5087

4986

4455

4370

4283

4195

3834

7802

6366

11019

10807

6243

6119

5309

5207

5104

4999

4470

4381

4292

4201

8058

7904

6459

6336

6210

5396

5293

5188

5081

8567

8108

7948

6619

6493

6364

6235

5418

5311

5203

5094

11139

11927

8374

8214

8052

6717

6589

6459

Verflüssigungs-druck at (abs.)

2665

3148

3080

c) C0₂.

3757

4549

6326

3680

4459

5509

3601

4367

4274

5400

5289

5176

60

70

80

90

100

+++++++++++++++

2916

2725

2460

2364

2177

1937

1958

1785

1548

1803

1667

1498

3444

3212

2900

2721

2507

2230

2233

2036

1765

2045

1890

1699

1578    1767

1438

1610

1271 ! 1423

4090

3814

3443

3179

2927

2614

2586

2357

2043

2344

2168

1947

1986

1809

1598

5117    6782

4772

4306

3844

3539

3146

3048

2777

2405

2711

2505

2249

2284

2080

1837

6321

5700

4915

4523

4017

3820

3478

3010

3281

3030

2719

2722

2476

2185

Zahlentafeln.

137

Verflüssigungs-

temperatur

°C

Temp, y. d. Regel -ventil

Verdampfungstemperatur °C

°C

—20°

—15°

—10°

—5°

0°

+ 15

10

15

+ 20

10

15

4120

4030

3600

d) CH₃C1.

4980

4880

6190

20

3530

4290

6060

8010

10

3450

4200

5190

7850

+ 25

15

3250

4110

5090

6450

20

3170

25

3110

15

3040

+ 30

20

2880

3780

3700

3620

3540

4980

4480

4390

4290

6320

6190

5410

5300

11050

10840

8330

8160

7990

6720

25

2820

3310

4200

5190

6590

30

2760

3240

3860

5080

2700

3170

3780

4570

3100

3700

4470

6450

6310

5520

3620

4370

4280

Wasserdampf in gesättigter Luft. t

°C g/m3 —15    1,39

4,84

5,20

5410

5290

5170

—14

-13

1,52

5,56

—12

1,66

5,96

—11

1,80

6,36

—10

1,96

2,14

6,80

7,26

ОИК) w^woi*ococo

2,33

2,52

2,75

2,99

3,25

3,52

3,82

4,14

4,48

4,84

7,75

8,28

10

11

12

13

14

15

8,82

9,40

10,01

10,67

11,35

12,08

12,83

Spezifische Wärme für die Volumeneinheit von NaCl-Lösungen (nach W. Koch, Z. g. K. 1924).

—10°

—20°

0°

1,005

0,991

0,979

0,967

10

0,968

0,953

12

0,948

14

16

0,945

0,946

18

0,944

0,945

20

22

0,938

0,943

0,942

0,943

0,941

0,939

0,939

Spezifische Wärme für die Volumeneinheit von MgCl₂-Lösungen (nach Koch).

% —20° —10°

0°

1,005

0,990

0,974

0,960

10

0,944

12

0,928

0,912

14

16

0,898

18

0,880

0,885

20

0,862

0,853

0,868

0,858

KRAKÓW

0,873

0,863

VII. Namen- und Sachregister.

127

10

Abscheidung von Kristallen 123 Absorber 105 Absorptionsmaschine 103 Abtauen des Luftkühlers

Adsorptionsmaschine 119 A. E. G. 97 Altenkirch 4, 39, 103 Ammoniak 59 Ate (Teves) 85, 91 Audiffren-Singrün 94 Aufwandszahl 6 Ausdehnungszylinder 25,

29

Außenkühlung 127 Äußeres Verhalten 103 Autofrigor 96 Autofrost 61 Autopolar 98

Bayer 117

Bemessung der Maschinen 42

Berieselungskühler 132 Berieselungsverflüssiger 77 Beurteilung der Kältemaschinen 102 Bierkühler 132 Birdseye 132 Blockverflüssiger 81 Borsig 68

Brown, Boveri & Cie. 63,

94

Cammerer 4

Carnotscher Kreisprozeß 6

Dalton 124 Dampf kühler 73 Dampf tafeln 134 Diffusor 58

Difluordichlormethan 61 D. K. W. 93

Doppelrohrverflüssiger 76 Drehkolbenverdichter 93 Drosselung 13

Einstufige Kältemaschine

2S

Eisbahn 133 Eiserzeugung 120 Elektrolux 115 Elementenverflüssiger 77 Energie, innere 13 Enthalpie 13 Entlüftungseinrichtung 83 Entropie 16

Erstarren von Fetten 123 Erster Hauptsatz 5 Escher, Wyß & Cie. 96 Expansionsmaschine 25 Expansionszylinder 29

Feuchtigkeitsgehalt der Luft 125, 137 Fische 131 Flak-Eis 122 Fleisch 131

Flüssigkeiten, Kühlung 132

Flüssigkeitsabscheider 89 Flüssigkeitskühler 83 Follain 58

Freundlich 61,    81,    88

Frigidaire 91

Gefrieren von Fleisch 131 Gehlhof 4

Gesellschaft f. Kältewesen

100

Gesellschaft f. Lindes Eismaschinen (siehe Linde)

Glässel 90 Grenzkurven 19

Hauptsatz I 5

Hauptsatz II 9 Haushaltmaschinen 91 Heiss 132

Heringsgrätenverdampfer 88

Hirsch, L. 132 Hirsch, M. 4, 125 Hochleistungsverdampfer

87

Idealprozesse 25 Innenkühlung 125 Inneres Verhalten 103 Inokuty 42, 50 i-s-Diagramm 21 Isolierung 98

Kaltdampfmaschinen 28 Kältemittel 58 Kälte und Wärme G. m. b. H. 84

Kälteverwendung 119 Kaltluftmaschine 25 Keesom 42 Kelvinator 91 Klareis 121

Kleinkältemaschine 115 Kocher 105, 113 Kompressionsmaschinen

28

Kompressoren (Ausführung) 65

Kompressorenberechnung

Kondensator (Verflüssiger) 73 Kork 99 Kristalleis 121 Kühlschränke 91 Kühlwasserverbrauch 77

Lebensmittel 131 Leistungsmesser 89 Leistungsprüfer 90

100

Pelzkühlung 131 P-i-Diagramm 20 Plank 4

Plank-Prozeß 48 V. Platen u. Munters 115 Überflutung 89

Leistungsregler 66 Leistungsverbrauch 10 Leistungszahl 6 Linde 87, 90, 98 Linge 130

Lieferungsgrad 12, 103 Lorenz-Heinel 4 Lorenzprozeß 9 Lösungsumlauf 107 Luftkühler 127 Luftmenge (Berechnung)

130

Mantel-Röhr enver damp -fer 89

Mantel - Röhren - Verflüssiger 81 Matteis 121 Merkel 79, 104, 128 Merkel-Bosnjakovic 4,

108

Messung d. Kälteleistung

Methylchlorid 61 Milchkühler 89 Mittlere Temperaturdiffe-renz 74 Mollier 21, 22

Nasser Kompressorgang 28, 35

Naßluftkühler 127 Normalprozeß 38 Normaltemperaturen 40

Ölabscheider 72 Ostertag 4 Ottesen 131

Pohlmann 4 Polaris 117 Ponceletgefäß 100 Protos-Frigor 118 Prüfung der Kältemaschinen 100

Raschigringe 129 Regelventil 83 Regenluftkühler 129 Reifbelag 126 Rippenrohre 127

Santomaschine 97 Schachtgefrieren 134 Schädlicher Raum 11, 35 Schleifring Stopfbüchse 71, 92

Schokoladenkühlung 123 Scholl 4

Schweflige Säure 60 Schwimmerventil 83 Sicherheitsventil 68 Silikagel 119 Solvay-Kristallisator 23 Stein, Maschinenfabrik 90 Stetefeld 4 Stopfbüchse 65 Sümak 90

Süß wasserkühler 133

Tafeln für Ammoniak u.

Wasser 109 Tauchverflüssiger 74 Taylor 132

Temperaturwechsler 107 Teves 85, 91 Trockener Kompressor-gang 36

Trockenluftkühler 128 T-s-Diagramm 16 Turbokompressor 62

Überfüllte Maschine (C0₂) 40

Überhitzter Betrieb (Vergleichsprozeß) 3, 5 Unterkühlung 39

Verbundkompressor 70 Verdampfer (Ausführung) 86

V er dunstungs Verflüssiger 78

Verflüssiger 73 Vergleichsprozesse 25 Verkettete Maschine 55 Volumetrischer Wirkungsgrad 12

Voorhees-Prozeß 50

Wärmeäquivalent 5 Wärmediagramm 15 Wärmegleichung 5 Wärmeinhalt 13 Wärmeschutz 98 Wärmeübergangszahl 74 Wasserdampfmaschine 55 Weise 106 Wiesent 87

Wirklicher Vorgang im Kompressor 35 Wirkungsgrad, indizierter 12, 103

Wirkungsgrad, volumetrischer 12

Zähigkeit d. Sole 86 Zarotschenzeff 132 Zweistufige Drosselung 43 Zweistufige Maschinen 43 Zweistufige Verdampfung 45

Zweistufige Verdichtung 43

Zweistufiger Kompressor 69

Zwischenkühlung 45

Vollständige Eis- und Kälteanlagen

in jeder Größe, für alle Zwecke, baue ich auf Grund meiner über 44-jährigen Erfahrung

Sämtliche Einzelteile wie:

Kompressoren, stęhende und liegende, von 2500 bis 1 200 000 Kalorien Stundenleistung / Gegenstrom - Berieselungs - Kondensatoren „Block“ vereinigen als einzige die Vorteile von Gegenstrom und Berieselung / „Spitzbogen-Rapid"-Verdampfer mit dem ausserordentlich guten Wärmeübergang / Eiserzeuger für Matteis und für Klareis / „Protektor“-Eiszellen,aussergewöhnlich haltbar, ohne aufgesetzte Teile/ Klein-Kältemaschinen, stopfbüchsenlose Kleinkältemaschine „Autofrost" und riemengetriebene Kleinkältemaschine, Typ R; auch halb-und vollautomatisch / Anlagen zur Erzeugung, Verflüssigung und Erstarrung von Kohlensäure, sogenanntem Trockeneis.

A. FREUNDLICH-DÜSSELDORF

Eis- und Kühlmaschinenfabrik.

Gegründet 1888.

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Biblioteka Politechniki Krakowskiej

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