USE OF AN AQUEOUS BROMIDE LITHIUM SOLUTION AS AN ABSORBER COMPONENT FOR A WORKING FLUID COMPOSITION

Abstract: 1. The use of an aqueous lithium bromide solution as absorber component for a pair of working substances consisting of an absorber component and of ammonia as the working-medium component for absorption heating and refrigerating machines, the concentration of the lithium bromide in water at - 10 degrees C amounting to 57% by weight (salt/salt+H2 O)+-10%.

Description: Arbeitsstoffsystem für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen Die Erfindung betrifft ein Arbeitsstoffsystem für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen, dessen Verwendung und ein Verfahren zum Betrieb eines Absorptionskältesystems. Gegenstand der Erfindung ist ein Arbeitsstoffsystem für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen, enthaltend Ammoniak als Kältemittel und eine wässrige Salzlösung von z.B. LiBr, LiNO3, NaSCN oder Mischungen von Salzen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die wässrige Salzlösung fast gesättigt oder übersättigt ist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung dieses Arbeitsstoffsystems für Absorptionswärme- und Ab sorptionskältemaschinen Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist schliesslich ein Verfahren zum Betrieb eines Absorptionswärme- oder Absorptionskältesystems, bei welchem Arbeitsmitteldampf aus ener flüssigen Absorptionsmittel-Arbeitsmittel-Zusammensetzung 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. Gute Leistungsziffern wurden für Absorptionskältemaschinen zwar schon immer angestrebt, sind jedoch für den möglichen Einsatz von Absorptionswärmepumpen wegen der Konkurrenz zu anderen Heizsystemen entscheidend. Es ist bekannt, dass die Leistungsziffer einer Absorptionskältemaschine mit NH3 als Kältemittel bei Ersatz von H2O als Absorbermittel durch eine Lösung von NaSCN in Ammoniak verbessert werden kann (R.K. Swartman, V. Ha und C. Swaminathan, Solar Energy 17, 123-127 (1975)). Die Anwendung dieses StofUpaars als Betriebsmittel für Absorptionswärmepumpen z.B. für Hausheizung scheitert jedoch daran, dass das Lösungsfeld, innerhalb dessen die Salzlösung flüssig bleibt, zu eng ist (die strichpunktierte Lini-e-in¯ der Figur gibt die Löslichkeitsgrenze--f-ut NaSCN in NH3 an). Es ist praktisch nicht möglich, die für Hausheizung erforderlichen Verflüssiger- und Absorbertemperaturen von ca. 50 C zu erhalten, ohne in den für den Betrieb gefährlichen Bereich der Löslichkeitsgrenze zu kommen. Analoges wird von Absorptionskälteanlagen berichtet, die mit den Stoffpaaren NH3 und LiNO3 arbeiteten. Obwohl dieses Stoffpaar günstige thermodynamische Eigenschaften,wie z.B. kleine spezifische Wärmekapazität der Lösung, verschwindender Dampfdruck von LiNO3, hat, konnten sich diese Maschinen wegen der Gefahr des Auskristallisierens ei ner festen Phase aus der ammoniakarmen Lösung nicht durchsetzen. Ein Ausweichen auf andere Salze, wie z.B. auf das für das Kältemittel H2O bewährte LiBr, scheitert daran,dass die meisten Salze bei Zimmertemperatur schon feste Ammoniakate (z.B. gestrichelte Linie der Figur für LiBr-4NH3) bilden bzw. dass das Lösungsfeld für den flüssigen Bereich der Lösungen noch kleiner ist als für z.B. NaSCN. Folgende Verbesserung , die exemplarisch für das Salz LiBr erläutert wird, wurde gefunden und wird erfindungsgemäss vorgeschlagen: Die Ammoniakate LiBr-nNH3 (n = 4, 3, 2, 1) sind wasserlöslich. Durch Zugabe einer gewissen Menge Wasser kann daher die Auskristallisation von Ammoniakaten rückgängig gemacht bzw. verhindert werben. Um selbst bei extremer Ammoniakausgasung weder Ausscheidungen von LiBr-Ammoniakaten noch von LiBr-Hydraten zu bekommen und um möglichst wenig Wasser hinzufügen zu müssen, wird die zugegebene Menge Wasser so gewählt, dass für die ammoniakfreie LiBr-WasseSosung die Sättigungsgrenze gerade nicht uberschritten wird,also sich keine Ausscheidungen zeigen. Die Konzentration dieser fast gesättigten wässrigen Lösung ist bestimmt durch die tiefste Temperatur der Absorberlösung. Sie hängt also davon ab, ob Absorberbetrieb (200C) oder Resorberbetrieb (0 C bis -10 C) angestrebt wird. Die Tabelle in Anspruch 2 gibt die Sättigungsgrenze der wässrigen Absorberlösungen für eine Reihe von Salzen an. Auch wässrige Lösungen mit Übersättigung sind als Absorber verwendbar, da in der Praxis der Ammoniak nie vollständig ausgetrieben wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass in der Absorptionsmaschine der Rektifikator in Wegfall kommen kann. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur näher erläutert. Diese zeigt das Lösungsfeld für NH3 in Verbindung mit einem Absorptionsstoff aus drei Gew.Teilen LiBr mit zwei Gew.Teilen H2O. Nicht nur, dass die festen Phasen des LiBr nNH3 verschwunden sind, auch zeigt das LösÜng- zusätzlich eine erhebliche Verbreiterung zu höheren Temperaturen, durch deren Anwendung sich eine gute Leistungszffer ergibt, ohne dass der Betrieb durch Auskristallisation gefährdet ist.Analoges gilt für die Anwendung fast gesättigter wässriger Lösungen von NaSCN, LiNO3 oder anderen Salzkombinationen. Aufgrund der Auskristallisation von Ammoniakaten wird die gegebene Begrenzung derr-Anwendung von Salzen mit deren sonst vorteilhaften Eigenschaften als Absorberstoffe für NH3 durch die Verwendung fast gesättigter oder übersättigter wässriger Lösungen als Absorber aufgehoben, ohne dass man die Nachteile des H2O in Kauf nehmen muss. Im Gegensatz zu den Vorschlägen von Unger (Beilage z.Kältetechnik 12, 119 (1957)) werden in der vorliegenden Erfindung fast gesättigte oder übersättigte wässrige Salzlösungen als Absorber verwendet. Die Nutzung der Absorberwirkung eines Salzes für Ammoniak steht im Vordergrund,wobei das Wasser wesentlich dazu dient, die vorteilhaften Eigenschaften des Absorbers zu erhalten. Die Erfindung von Platen (US-PS 1 848 918) hatte zum Ziel, durch Salze die Neigung der Dampfdruckkurven von NH3/H2O zu ändern, um Schnittpunkte zwischen verschiedenen Dampfdruckkurven zu erhalten, während Albright (ASHRAE Transactions 72, 198 (1966) Lösungen von Salzen in organischen Lösungsmitteln als Absorber untersuchte.

Claims: Patentansprüche 1. Arbeitsstoffsystem für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen, enthaltend Ammoniak als Kältemittel und eine wässrige Salzlösung von z.B. LiBr, LiNO3, NaSCN oder Mischungen von Salzen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Salzlösung fast gesättigt oder übersättigt ist. 2. Arbeitsstoffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzechnet, dass bis zu einer tiefsten Arbeitstemperatur der Ab sorberlösung. folgende Werte + 10 verwendet werden: EMI5.1 <tb> Salz <SEP> 200C <SEP> OOC <SEP> -10 C <SEP> <tb> LiNO3 <SEP> -42 <SEP> 35 <SEP> 33 <tb> LiBr <SEP> 62 <SEP> 59 <SEP> 57 <tb> LiCl <SEP> 45 <SEP> 41 <SEP> 39 <tb> NaSCN <SEP> 57 <SEP> 48 <SEP> 44 <tb> ZnCl2 <SEP> 78 <SEP> 67 <SEP> 65 <tb> ZnBr <SEP> 81 <SEP> 79 <SEP> 78 <tb> LiJ <SEP> 60 <SEP> 57 <SEP> 55 <tb> Salz (Angaben in Gew.% (Salz + H2O)) 3. Arbeitsstoffsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Korrosionsinhibitoren solche Verwendung finden, die für reine Salz-Wasserlösungen verwendbar sind, wie z.B. Chromate und Molybdate. 4. Verwendung des Arbeitsstoffsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für Absorptionswärme- und Absorptionskältemaschinen. 5. Verfahren zum Betrieb eines Absorptionswärme- mode; -w- sorptionskältesystems, bei welchem Arbeitsmitteldampf aus einer flüssigen Absorptionsmittel-Arbeitsmittel-Zusammensetzung durch Kochen wegverdampft, kondensiert, verdampft und in dem flüssigen Absorptionsmittel absorbiert wird,wir ches nach dem Verdampfungsschritt verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass man ein solches Arbeitsstoffsystem verwendet.

Inventors: ALEFELD, GEORG, PROF. DR., RADERMACHER, REINHARD
Applicants: ALEFELD, GEORG, PROF. DR., RADERMACHER, REINHARD
Application year: 1979
Main classification: C09K5
IPC codes: C09K5, B01J19, F25B15