Dem Verdampfer wird aus der Umgebung der Wärmestrom Q0 zugeführt. Dabei verdampft das flüssige Kältemittel bei der Temperatur T0. Diese Wärme ist die Nutzkälte. Der Kältemitteldampf wird nun von einer an Kältemittel verarmten (armen) Lösung im Absorber absorbiert, also gewissermaßen vom Absorber „angesaugt“. Hierbei muß der Absorber Wärme abführen, denn um so kälter das Lösungsmittel ist, desto mehr Kältemittel kann es aufnehmen. Das Kältemittel kondensiert und geht mit dem Lösungsmittel in eine Mischung. Das vorliegende flüssige Zweistoffgemisch wird nun über eine Lösungsmittelpumpe in den Generator gepumpt, der sich auf dem Kondensatordruck befindet. Nach der Lösungspumpe durchströmt die reiche Lösung, bevor sie in den Generator gelangt, den Lösungswärmetauscher, indem sie von der aus dem Generator in den Absorber zurückfließenden heißeren Lösung aufgewärmt wird. Das erhöht den Effekt, daß sich die heiße zurückfließende arme Lösung abkühlt, um mehr Kältemitteldampf aufzunehmen bzw. die kältere reiche Lösung erwärmt. Damit ist die Lösung bei Eintritt in den Generator bereits vorgewärmt und es muß weniger „Antriebs“wärme zugeführt werden. Im Generator wird die reiche Lösung durch die zugeführte Antriebswärme Q2 bei der höchsten vorkommenden Temperatur T2 zum sieden gebracht, wobei das Kältemittel, das im Absorber absorbiert wurde, wieder aus der Lösung ausgetrieben wird. Der auf dem höheren Druckniveau entstehende Kältemitteldampf wird erneut einem Wärmetauscher (Kondensator) zugeführt, wobei die Wärme aus dem Kältemittel abgeführt und das Kältemittel verflüssigt wird. Um das Kältemittel dem Verdampfer wieder zuführen zu können, wird der Druck über das Expansionsventil auf p0 abgesenkt. Dabei senkt sich gleichzeitig die Temperatur (adiabate Drossel). Somit ist der Kältemittelkreislauf geschlossen.
Die Absorptionskältemaschine hat demnach zwei Kreisläufe. Einen Kreislauf zwischen Verdampfer, Absorber, Generator und Kondensator und einen zwischen Absorber und Generator.
Der zweite Kreislauf dient zur fortlaufenden Versorgung des Generators mit reicher Lösung, da durch das Austreiben des Arbeitsstoffes sich die Konzentration dieses Stoffes im Lösungsmittel vermindert. Gleichzeitig wird arme Lösung vom Generator über das Expansionsventil dem Absorber zugeführt.
Arbeitsstoffpaare
In der Kältetechnik haben nur zwei Arbeitsstoffpaare größere Bedeutung erlangt.
- Gemisch Ammoniak-Wasser
- Gemisch Wasser-Lithiumbromid
Das Gemisch Ammoniak-Wasser wird vorzugsweise zur Kälteerzeugung und das Gemisch Wasser-Lithiumbromid hauptsächlich in Klimaanlagen und zur Kühlung von Wasser verwendet.
Wasser-Lithiumbromid-Lösung
Vorteile
- Wasser als Kältemittel hat eine hohe Verdampfungswärme
- Die Lithiumbromid-Lösung kann sich nicht verflüchtigen
- Das Stoffpaar ist weder toxisch noch entflammbar
Nachteile
- Der Gefrierpunkt von Wasser begrenzt den Einsatzbereich
- Lithiumbromid ist in Wasser nur begrenzt löslich
- Das Vakkum erfordert eine hohe Dichtheit des Systems
Ammoniak-Wasser-Lösung
Vorteil
- Hohe Verdampfungswärme des Ammoniak als Kältemittel
- Einsatzbereich bis -60°C möglich
- Gute Wärme- und Stoffübergangsverhältnisse
Nachteile
- Höhere Drücke erforderlich
- Flüchtigkeit des Lösungsmittels
- Giftige Eigenschaften des Kältemittels
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