WORKING COMPOSITION FOR ABSORPTION HEAT PUMPS

Abstract: 1. A pair of working substances for operating absorption heat pumps consisting of a working medium and an absorber, characterised in that the working medium is methylamine and the absorber an aqueous lithium bromide solution.

Description: Arbeitsstoffsystem für Absorptionswärme- und Abscrptionskältemaschinen , dessen Verwendung und Verfahren zum Be trieb eines Absorptionskältesystems Gegenstand der Erfindung ist ein Arbeitsstoffsystem für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen, insbesondere Absorberwärmepumpen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es als Arbeitsstoff organische Amine oder Alkohole und eine Mischung von Wasser mit Salzen enthält. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung dieses Arbeitsstoffsystems für Absorptionswärme- und Ab sorptionskältemaschinen, insbesondere Absorberwärmepumpen Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist schliesslich ein Verfahren zum Betrieb eines Absorptionswärme- oder Absorp- tionskältesystems, bei welchem Arbeitsmitteldampf aus einer flüssigen Absorptionsmittel-Arbeitsmittel-Zusanmlensetzullg durch Kochen wegverdampft, kondensiert, verdampft und in dem flüssigen Absorptionsmittel absorbiert wird, welches nach dem Verdampfungsschritt verbleibt. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein solches Arbeitsstoffsystem verwendet. Für den Betrieb von Absorptionswärmepumpen (Absorptionskältemaschinen) muss zusätzlich zum Arbeitsmittel mit den gewünschten Eigenschaften auch ein geeigneter Absorberstof gefunden werden. Bisher haben sich die Arbeitsmittel NH3 mit H2O als Absorber bzw. H20 mit einer wässrigen LiBr-Lösung als Absorber in Kältemaschinen als technisch brauchbar erwiesen. Zum Zweck der Reduzierung der Drücke in der Wärmepumpe und aus Sicherheitsgründen wäre es wünschenswert, Ammoniak durch ein anderes Arbeitsfluid, wie z.B. Methylamin,zu ersetzen. Salze, die bei dem Absorptionsvorgang fest bleiben, wie z.B. CaCl21 SrCl2, LiCl, MgCl2 (L. Vahl, Z. f. d. ges. Kälte-Industrie 38, 177 (1931)), haben verfahrenstechnische Nachteile. Flüssige Methylamin-Salzlösungen, wie z.B. CH3NH2/NaSCN (US-PS 3 458 448), haben eine zu geringe Ausgasungsbreite. Da man in der Nähe der Löslichkeitsgrenze arbeiten müsste, besteht überdies die Gefahr, dass sich feste Ausscheidungen bilden. Die Anwendung von Wasser als Absorber (W. Niebergall, Hdb. d. Kältetechnik Bd. 7 (1959)) scheitert daran, dass die Dampfdruckkurven von Methylamin und Wasser zu nahe beieinander liegen (strichlierte Linien in der Abbildung), so dass sich wiederum ein zu enges Lösungsfeld ergibt. Erfindungsgemäss wird folgende Verbesserung vorgeschlagen: Aurglund umfangreicher Messungen an verschiedenen Systeme, die in der Abbildung und in Tabelle I exemplarisch dargestellt sind, ergibt sich, dass z.B. durch die Kombination von drei Gew.Teilen LiBr mit zwei Gew.Teilen Wasser das Lösungsfeld für CH3NH2 so weit auseinandergezogen wird, dass diese Kombination LiBr/HvO als Absorber für CR3NH2 gut geeignet ist (Abbildung). Diese Kombination bewirkt, dass mit Methylamin als Arbeitsfluid eine Absorptionswärmepa"pe mit vergleichbarer Leistungsziffer wie bisher für Arbeit fluide NH3/H20, jedoch mit einem um einen Faktor 3 niedri- geren Druck, bei gleichen Betriebstemperaturen betrieben werden kann. Ausserdem ist die Gefahr der Ausscheidung selbst bei extremer Ausgasung von Methylamin nicht mehrcegeben. Für den Fachmann ist aus Tabelle I, Zeile 2 -sicj-,- lich, dass die Kombination CH3NH2 mit H2O/LiBr als Absor berstoff sogar eine bessere Leistungsziffer erwarten lässt als für die Kombination NH3 mit H2O als Absorber. Ausser- dem ist die Giftigkeit von Methylamin erheblich geringer als von NH3. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass in der Absorptionsmaschine der Rektifikator in Wegfall korzr.er kann. Gegenüber früheren Versuchen, Mehrstoffabsorber zu verwenden, unterscheidet sich die vorliegende Erfindung fol gendermassen: Die Erfindung von B.C. Platen (US-PS 1 848 918) bezog sich auf Ammoniak als Arbeitsfluid und hatte zum Ziel, die Neigung der Dampfdruckkurven durch Zusätze zum Absorber so zu verändern, dass sich Schnittpunkte verschiedener Dampfdruckkurven ergeben. Die Untersuchungen von Albright et al (ASHRAE Transactions 72, 198 (1966))sowie von Unger (Beilage z. Kältetechnik 12, 119 (1957))über Zweistoffabsorber hatten ebenfalls zum Ziel, die Abscrptl- onseigenschaften für das Arbeitsfluid Ammoniak zu verän- dern, so dass die obengenannten Vorteile nicht erzielt ;el-- den konnten. Zur Verhinderung der Korrosion könne die gleichen Korrosionsinhibitoren Verwendungen finden wie für das System LiBr/H2O, also z.B. ein Zusatz von Natriumchromat Die hier genannten wässrigen Absorberstoffe lassen sich auch in Kombination mit anderen Arbeitsfluiden mitniedrigerem Dampfdruck als NH3, wie z.B. Dimethylamin, Trimethylamin, ethylamin usw., sowie mit Alkoholen etc. anwenden, wobei ebenfalls wässrige Lösungen von LiBr und auch anderen Salzen, wie z.B. LiNO3, NaSCN, als Absorber verwendet werden. Die bei der Einleitung von Aminen in wässrige Salzlösungen entstehenden geringfügigen Ausscheidungen,die von Salzverunreinigungen herrühren, lassen sich leicht abfil- tern. Tabelle I Kondensatortemperatur 600C, Druck 10 bar (Konzentrationsangaben in Mol CR3NH2/ (Mol CH3NH2 + Mol H2O) EMI4.1 <tb> <SEP> Austreiber- <SEP> CH3NH2 <SEP> in <SEP> H20 <SEP> in <tb> <SEP> temperatur <SEP> flusslger <SEP> Gasphase <tb> <SEP> cc <SEP> Phase <tb> CH3NH2-H2O <SEP> 140 <SEP> 19% <SEP> 27% <tb> <SEP> 160 <SEP> 9% <SEP> 55% <tb> <SEP> 180 <SEP> 0% <SEP> 100% <SEP> <tb> <SEP> 200 <SEP> -- <SEP> - <tb> CH3NH2-H2O-LiBr <SEP> 140 <SEP> 40% <SEP> 11% <SEP> <tb> (60 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> in <SEP> wässriger <SEP> 160 <SEP> 31% <SEP> 18% <tb> Lösung) <SEP> 180 <SEP> 18% <SEP> 32% <SEP> <tb> <SEP> 200 <SEP> 12% <SEP> <SEP> 44% <tb>

Claims: P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Arbeitsstoffsystem für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen, insbesondere Absorberwärmepumpen, dadurch gekennzeichnet, dass es als Arbeitsstoff organische Amine oder Alkohole und eine Mischung von Wasser mit Salzen enthält. 2. Arbeitsstoffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzech- net, dass die Amine Methyl-, Dimethyl- und Trimethylamine sind. 3. Arbeitsstoffsystem nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Amine Äthylamine sind. 4. Arbeitsstoffsystem nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass das Salz LiBr oder LiNO oder NaSCN ist. 5. Arbeitsstoffsystem nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Methz7lammen,Wasser und LiBr besteht. 6. Arbeitsstoffsystem nach Anspruch 5,dadurch gekennze-ch- net, dass die Mischung das Verhältnis H2O:LiBr 40:60 beträgt. 7. Verwendung des Arbeitsstoffsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen, insbesondere Absorberwärmepumpen. 8. Verfahren zum Betrieb eines Absorptionswärme- oder Absorp- tionskältesstems, bei welchem Arbeitsmitteldampf aus einer flüssigen Absorptionsmittel-Arbeitsmittel-Zusammensetzung durch Kochen wegverdampft, kondensiert, verdampft und in dem flüssigen Absorptionsmittel absorbiert wird, welches nach dem Verdampfungsschritt verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Arbeitsstoffsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet.

Inventors: ALEFELD, GEORG, PROF. DR., RADERMACHER, REINHARD
Applicants: ALEFELD, GEORG, PROF. DR., RADERMACHER, REINHARD
Application year: 1979
Main classification: C09K5
IPC codes: C09K5