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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Ammoniak-Kühleinheit
mit einer vollständig
abgeschlossenen Konstruktion mit einem Verdampfungskondensator,
einem Kompressor und einem Ammoniak-Leitungssystem, und insbesondere
betrifft sie eine Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung mit einer Entfernungseinrichtung
für ausgelecktes
Ammoniakgas.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Eine Kühleinrichtung mit integriertem
Kondensator, bei der ein Kompressor und ein Kondensator auf integrierte
Weise kombiniert sind, und die im Freien installierbar ist, wird
in weitem Umfang verwendet, da i) kein Maschinenraum zur Installation
erforderlich ist, ii) nur eine Zweiwegeleitung zwischen einer Kühleinheit
und einer Lastseite erforderlich ist, iii) nicht nur Installationsraum
eingespart werden kann sondern auch Feld-Leitungsarbeiten verringert werden
können,
v) vor dem Versand ein Versuchslauf ausgeführt werden kann und dadurch
beim Start vor Ort weniger Arbeit erforderlich ist, und dergleichen.
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Ein Beispiel für eine Kühleinrichtung, bei der ein
Kompressor und ein Kondensator auf integrierte Weise kombiniert
sind, ist in der Veröffentlichung
Nr. Sho 56-5025 zu einer ungeprüften
japanischen Gebrauchsmusteranmeldung offenbart. Die Erfindung, wie
sie aus der 6 erkennbar
ist, verfügt über: einen
Verdampfungskondensator 50 mit einem Kondensator 52,
in dem eine Wärmeübertragungsschlange
einen Hauptbestandteil bildet, Wassersprühdüsen 58 zum Sprühen von
Kühlwasser über den
Kondensator 52, einen Kühlwassertank 53,
eine Kühlwasser-Zuführleitung 59 und
ein Sauggebläse 63;
einen Kompressor 57; eine Kühlmittelleitung 60; eine
Kaltwasserquelle 54; eine Wasserergänzungsleitung 61 und
dergleichen, wobei derartige Bestandteile in einer integrierten
Konstruktion als Einheit zusammengebaut sind und im selben Gehäuse 51 untergebracht
sind.
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Bei einer derartigen Konstruktion
der integrierten Einheit sind externe Kühllasten 68, 68, 68 und
ein externes Wasserversorgungssystem 65 über eine
Leitung 67 mittels Leitungsverbindungsanschlüssen 64, 64,
die an einem Wandabschnitt des Gehäuses 51 vorhanden
sind, verbunden, wodurch die Feld-Leitungsarbeiten auf das kleinstmögliche Ausmaß verringert
sind.
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Wenn Ammoniak als Kühlmittel
verwendet wird, bestehen Gefahren, die hinsichtlich der Giftigkeit
und der Brennbarkeit des Materials zu schwerwiegenden Problemen
führen,
da, gemäß einem
Bericht von einem Forschungsinstitut, Menschen durch eine Atmosphäre mit einer
Ammoniakkonzentration im Bereich von 0,5 bis 1% schwerwiegend geschädigt werden:
wenn der Körper
dieser Atmosphäre
30 Min. ausgesetzt ist, besteht Lebensgefahr oder es kommt zu schwerwiegenden
Störungen,
und Explosionsgrenzen gelten für
einen volumengehalt von 15 bis 25%, was zeigt, dass ein Leck leicht
zu einer Explosion oder Unfällen,
von denen Menschen betroffen sind, führt. Um die Möglichkeit
von durch Explosionen verursachten Fällen zu vermeiden oder dies
auf ein kleines Maß einzuschränken, bestand
in den allerletzten Jahren ein vorherrschender Trend dahingehend,
dass Kühleinrichtungen
unter Verwendung von Ammoniak als Kühlmittel an voneinander beabstandeten
Orten verteilt werden und eine Ammoniakleitung auf jede verteilte
Kühleinheit
eingeschränkt wird.
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Selbst bei einer Kühleinheit,
deren Sicherheit durch Positionieren derselben von einer anderen
Einheit auf beabstandete Weise scheinbar gewährleistet ist, wurde jedoch
nicht in ausreichender Weise für
Sicherheitsmaßnahmen
für Menschen
hinsichtlich der Giftigkeit und der Brennbarkeit im Fall eines Ausleckens
von Ammoniak gesorgt.
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Das Dokument DE-A-42 23 497, von
dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, offenbart eine luftgekühlte Ammoniak-Kühleinheit,
die vollständig
abgeschlossen ist, um ein unkontrolliertes Auslecken von Ammoniak
zu verhindern. Ein Luftweg zum Auslassen von Luft aus der Einheit
wird durch einen Ammoniaksensor überwacht.
Wasser wird in den Luftweg eingesprüht, sobald Ammoniak erkannt
wurde, um Ammoniak aus der Luft auszuwaschen.
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Der Betrieb von Verdampfungskondensatoren
ist in 1996 ASHRAE Handbook: "Heating,
Ventilating, and Air-Conditioning Systems and Equipment", S. 3.13 bis 3.15
erläutert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
eine effiziente Ammoniak-Kühleinheit
zu schaffen, die auf effiziente Weise ausgelecktes Ammoniakgas rückgewinnen
kann.
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Diese Aufgabe ist durch eine Kühleinheit
gelöst,
wie sie im Anspruch 1 dargelegt ist. Die Unteransprüche sind
auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gerichtet.
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Ausführungsformen der Erfindung
sorgen für eine
Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung, bei der ausgelecktes
Ammoniakgas unter Verwendung der Eigenschaft rückgewonnen wird, dass das Gas
aufgrund seiner polaren Art hohe Löslichkeit in Wasser zeigt,
wobei für
einen Verdampfungskondensator verwendetes Kühlwasser auch zum Lösen des
Gases in ihm zum Erzeugen einer Lösung verwendet wird, und wobei
außerdem
die Kondensationstemperatur durch Verwenden des Verdampfungskondensators
abgesenkt wird, so dass die Betriebskosten der Kühleinheit verbessert sind.
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Ein Verdampfungskondensator ist eine
technische Hybridkonstruktion zwischen einem wassergekühlten Kondensator
und einem luftgekühlten
Kondensator, und er verfügt über die
kombinierte Funktion beider Kondensatoren. Bei einem Verdampfungskondensator
wird Kühlwasser
auf die Oberfläche
einer Wärmeübertragungsschlange
gesprüht,
durch die ein Kühlmittel
strömt,
und auf die nasse Oberfläche
der Wärmeübertragungsschlange
wird eine Luftströmung
geschickt, um dafür
zu sorgen, dass das auf der Oberfläche stehende Wasser verdampft. Dann
wird die bei der Verdampfung von Wasser erforderliche latente Verdampfungswärme dazu
verwendet, Ammoniak als Kühlmittel
zu kühlen
und zu kondensieren. Das versprühte
Kühlwasser
fällt nach der
Verdampfung durch seine Schwere in einen Tank unter der Wärmeübertragungsschlange,
und dann wird durch eine Umwälzpumpe
Wasser hoch zu einem Wassersprühkopf
geschickt, um für
eine Zirkulation oder Umwälzung
zwischen dem Tank und dem Wassersprühkopf zu sorgen.
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Der Luftzug um die Wärmeübertragungsschlange
herum wird durch ein Sauggebläse
geliefert, das in einer oberen Position angebracht ist und Luft
so führt,
dass sie durch Saugkraft nach oben strömt, oder sie wird durch ein
Druck-Zwangsgebläse geliefert,
das in einem unteren Teil am Ort angebracht ist und dafür sorgt,
dass Luft durch Druckkraft nach oben strömt.
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Demgemäß sind durch Ausführungsformen der
Erfindung Ammoniak-Kühleinheiten
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung geschaffen, die sicher
sind und ausgelecktes Ammoniakgas beseitigen können, und die jeweils den Einheiten
vom Saugtyp und vom Druckkrafttyp entsprechen.
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Eine Kühleinheit vom Kondensationstyp
mit Verdampfungskühlung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist eine Kühleinheit
mit einer vollständig
abgeschlossenen Konstruktion, entfernt von einer anderen Einheit,
die mit einer oberen Kammer zum Unterbringen eines Verdampfungskondensators zum
Kondensieren von Ammoniakgas und einer unteren Kammer zum Unterbringen
eines Kompressors zum Komprimieren von Ammoniakgas sowie einem Ammoniak-Leitungssystem
versehen ist und Folgendes aufweist: eine Kontakt-Lösungseinrichtung,
in der ausgelecktes Ammoniakgas aus dem Ammoniak-Leitungssystem
von der unteren Kammer in die obere Kammer geführt wird, wobei es durch Kontakt im
Kühlwasser-Sprühnebel für den Verdampfungskondensator
gelöst
werden kann; und eine Rückgewinnungseinrichtung
für wässriges
Ammoniak.
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Die Kontakt-Lösungseinrichtung weist Folgendes
auf: eine Gasführung
aus nach oben offenen Wannen mit jeweils Halbzylinderform zum Rückgewinnen
von versprühtem
Kühlwasser
und nach unten offenen Wannen mit jeweils Halbzylinderform, um nicht
nur das versprühte
Kühlwasser
dadurch in die Rückgewinnungswannen
zu führen,
dass ein direktes Abwärtsströmen des
versprühten
Kühlwassers
in die Lücken
zwischen den nach oben offenen Wannen abgefangen wird, sondern Umwege
für die
Aufwärtsströmung des
ausgeleckten Ammoniakgases gebildet werden, um dadurch eine Gas-Flüssigkeit-Kontaktlösung auszuführen, während im
Raum unter dem Verdampfungskondensator in der oberen Kammer Lücken vorhanden
sind, die ein Aufwärtsströmen von
ausgelecktem Ammoniakgas durch sie hindurch erlauben. Außerdem ist
in der oberen Kammer, die die Gasführung und den Verdampfungskondensator enthält, ferner
ein Sauggebläse
vorhanden, so dass darin ein Unterdruck erzeugt wird und dadurch
ein allgemeiner Weg für
eine Gasströmung
von der unteren Kammer zur oberen Kammer und ferner zur Außenseite
der Baugruppe gebildet wird, wobei die Ammoniak-Absorptions-/Rückgewinnungseinrichtung
in den allgemeinen Weg eingefügt
ist, wie oben beschrieben.
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Eine andere Kontakt-Lösungseinrichtung kann
so aufgebaut sein, dass sie mit einer Gruppe von drei oder mehr
Querfeldern paralleler, geneigter Wannen zur Rückgewinnung von Kühlwasser-Sprühnebel auf
vertikal verschiedenen Höhen
versehen ist, die vertikal auf Zickzack-Weise angeordnet sind, während Lücken, die
ein Aufwärtsströmen von
ausgelecktem Ammoniakgas durch sie hin durch zulassen, im Raum unter
dem Verdampfungskondensator in der oberen Kammer vorhanden sind,
wobei die Wannen auf der zweiten Höhe und den darunter folgenden
Höhen jeweils
in Zellenräume
einer Bienenwabenstruktur mit jeweils einem Sechseckprisma oder
nahezu der Form eines Sechseckprismas eingefügt sind, und mit Folgendem:
Gegenstrom-Gas/Flüssigkeit-Mischabschnitten,
die jeweils zwischen einer Aufwärtsströmung von
ausgelecktem Ammoniakgas, die sich entlang beider Seiten einer in einen
Zellenraum eingesetzten Wanne bildet, und einer Abwärtsströmung von
versprühtem
Kühlwasser von
einem oberen Abschnitt ausgebildet sind; einer Gasführung, um
eine Gasströmung
zuzulassen, die gebildet wird, um eine Aufwärtsströmung des ausgeleckten Ammoniakgases
zu führen,
während
eine Abwärtsströmung des
versprühten
Kühlwassers
in eine Lücke
zwischen den benachbarten Wannen in das Feld auf der niedrigsten
Höhe verhindert
ist; und wobei ein Unterdruck eines Sauggebläses die Aufwärtsströmung des
ausgeleckten Ammoniakgases erzeugt.
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Außerdem kann ferner eine Kontakt-Lösungseinrichtung
so aufgebaut sein, dass ausgelecktes Ammoniakgas mit Hilfe eines
Flussführungswegs für ausgelecktes
Ammoniakgas, der auf der Saugseite eines Druckkraftgebläses in der
oberen Kammer vorhanden ist, mit einer Verbindung zwischen der völlig gasdichten
unteren Kammer und einem Unterdruck auf der Saugseite, durch Kontakt
im Kühlwasser-Sprühnebel gelöst werden
kann.
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Eine Rückgewinnungseinrichtung für wässriges
Ammoniak weist Folgendes aufs einen Rückgewinnungs- und Umwälz-Kühlwassertank,
der mit einem unteren Abschnitt der oberen Kammer in Verbindung
steht und der auf der Seite der unteren Kammer angeordnet ist; einen
Ammoniakdetektor und eine Kühlwasser-Umwälzpumpe.
Daher verfügt
eine Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung auf integrale Weise mit den zwei Kammern, der oberen
und der unteren, über
eine abgeschlossene Konstruktion, wobei z. B. im Fall eines Saugtyps
die obere Kammer oben mit einem Sauggebläse und einem Verdampfungskondensator
mit Kühlwasser-Sprühdüsen, die
unter dem Sauggebläse
angeordnet sind, um den Kühlwasser-Sprühnebel zu
erzeugen, und einer Wärmeübertragungsschlange
versehen, die zum Kondensieren des Kühlmittels Ammoniak verwendet wird
und ferner unter den Kühlwasser-Kühldüsen liegt,
während
die untere Kammer mit einem Kompressor zum Komprimieren von das
Kühlmittel
bildendem Ammoniak sowie Vorrichtungen und Teilen versehen ist,
zu denen ein Ammoniak-Leitungssystem gehört, so dass eine vollständig abgeschlossene Kühleinheit
vom Typ mit verteilter Installation gebildet ist, wobei diese Einheit
ferner Folgendes aufweist: eine Kontakt-Lösungseinrichtung, durch die
ausgelecktes Ammoniakgas aus dem Ammoniak-Leitungssystem von der
unteren Kammer in die obere Kammer geführt wird und es durch Kontakt
im Kühlwasser-Sprühnebel des
Verdampfungskondensators gelöst
werden kann; und eine Rückgewinnungseinrichtung
für wässriges
Ammoniak, so dass eine Sichermaßnahme
gegen ausgelecktes Ammoniakgas gebildet ist.
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Die Kontakt-Lösungseinrichtung verfügt über Bauteile,
die jeweils einem Verdampfungskondensator vom Druckkrafttyp und
einem solchen vom Saugtyp entsprechen. Eine einem Verdampfungskondensator
vom Druckkrafttyp entsprechende Kontakt-Lösungseinrichtung besteht aus
einem Strömungsführungsweg
für ausgelecktes
Ammoniakgas, der nahe einer Saugöffnung
eines Druckkraftgebläses
in der oberen Kammer vorhanden ist, der von der völlig gasdichten
unteren Kammer herführt,
und mit Unterdruck auf der Saugseite.
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D. h., dass das in der unteren Kammer
erzeugte ausgeleckte Ammoniakgas unter dem Einfluss eines Unterdrucks
auf der Saugseite zur Saugseite des Druckkraftgebläses in der
oberen Kammer geführt
wird. Dann wird das geführte
Ammoniakgas in den Kühlwasser-Sprühnebel eingeblasen,
um durch Kontaktlösung
wässriges
Ammoniak zu bilden.
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Das so erzeugte wässrige Ammoniak und das versprühte Kühlwasser
strömen
in einen Kühltank
in einem vertieften Abschnitt, der im Bodenabschnitt der unteren
Kammer ausgebildet ist, und es wird im Tank gelagert.
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Eine einem Verdampfungskondensator
vom Saugtyp entsprechende Kontakt-Lösungseinrichtung besteht aus
Folgendem: schlitzartigen Lücken
zum Durchlassen von Ammoniakgas, die in einer Grenzwand zwischen
der oberen und der unteren Kammer vorhanden sind; einer Führung für ausgelecktes
Ammoniakgas, die aus Lücken
in einer Gruppe mehrerer nach oben offener Wannen mit jeweils Halbzylinderform,
die in einer Queranordnung paralleler, geneigter Felder angeordnet
sind, und Lücken in
einer Gruppe nach unten offener Wannen mit jeweils Halbzylinderform,
die so vorhanden sind, dass jede Wanne in der Gruppe nach unten
offener Wannen eine Lücke
in der Gruppe nach oben offener Wannen überdeckt, gebildet ist; und
einem Saugdruck eines Sauggebläses.
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D. h., dass in der unteren Kammer
erzeugtes ausgelecktes Ammoniakgas aufgrund des Saugdrucks durch
schlitzartige Lücken
in der Grenzwand zwischen der unteren Kammer und der oberen Kammer
hochsteigt, und es weiter hoch steigt, wobei es seinen Weg durch
die Führung
für ausgelecktes
Ammoniakgas nimmt, die aus den Lücken
in der Gruppe nach oben offener Wannen und den Lücken in der Gruppe nach unten
offener Wannen, die in einem Raum über den nach oben offenen Wannen
in der Querrichtung angeordnet sind, erneut durch den Saugdruck,
nimmt, währenddessen
das ausgeleckte Ammoniakgas durch Kontakt im versprühten Kühlwasser
gelöst
wird, um wässriges
Ammoniak zu bilden.
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Nun wird beschrieben, wie das so
erzeugte wässrige
Ammoniak und das versprühte
Kühlwasser fließen.
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Der Abwärtsweg zu den Lücken zwischen den
nach oben offenen Wannen wird durch die nach unten offenen Wannen
abgeschnitten, wobei das gesamte Kühlwasser und das wässrige Ammoniak
in die nach oben offenen Wannen fließen und sie ferner nach unten
in einen Kühlwassertank
fließen,
der in einer Vertiefung an einer unteren Position vorhanden ist,
was durch geeignete Neigung der in der Querrichtung angeordneten
Wannen bewerkstelligt wird, und es wird im Tank gelagert.
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Eine einem Verdampfungskondensator
vom Saugtyp entsprechende Kontakt-Lösungseinrichtung kann wie folgt
aufgebaut sein.
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Es sind nämlich drei oder mehr Querfelder paralleler,
geneigter Wannen auf vertikal verschiedenen, benachbarten Höhen vertikal
auf Zickzack-Weise angeordnet, und während im zweithöchsten Feld Zellenräume mit
einer Bienenwabenstruktur, wobei jeder Raum über die Form eines Sechseckprismas oder
nahezu eines Sechseckprismas mit nach oben zeigender Öffnung verfügt, in Zusammenwirkung
mit Wannen im ersten Wannenfeld auf beiden Seiten eines Zellenraums
im zweithöchsten
Wannenfeld ausgebildet sind, sind auch Zellenräume einer Bienenwabenstruktur
jeweils im dritthöchsten
Feld und den nach unten folgenden Feldern, wobei jeder Raum über die
Form eines Sechseckprismas oder nahezu eines Sechseckprismas mit
einem nahezu geschlossenen oberen Abschnitt verfügt, in Zusammenwirkung mit
Wannen im Wannenfeld direkt über
dem dritthöchsten
oder einem der folgenden Wannenfelder auf den beiden Seiten eines
Zellenraums im dritthöchsten
oder einem der folgenden Wannenfelder ausgebildet. Eine Aufwärtsströmung von
ausgelecktem Ammoniakgas, die sich entlang beiden Seiten einer in
einem nach oben offenen Zellenraum ausgebildeten Wanne oder einem
geschlossenen Zellenraum der Bienenwabenstruktur ausbilden, und
eine Abwärtsströmung des
versprühten
Kühlwassers
von einem oberen Abschnitt aus bilden einen gekreuzten Gegenstrom-Gas/Flüssig keit-Mischabschnitt.
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Bei der oben beschriebenen Konstruktion steigt
das ausgeleckte Ammoniakgas hoch, während es seinen gewundenen
Weg durch Wannen nimmt, die vertikal auf Zickzack-Weise angeordnet
sind, was durch den durch das Sauggebläse erzeugten Unterdruckeffekt
von der unteren Kammer durch die Lücken in der Decke der unteren
Kammer erfolgt, währenddessen
das ausgeleckte Ammoniakgas wiederholt dem Gas/Flüssigkeit-Kontakt
eines kreuzweisen Gegenstrommodus mit dem versprühten Kühlwasser von einem oberen Abschnitt
in Gas/Flüssigkeit-Mischabschnitten
in den Zellenräumen
in einer mehrschichtigen Bienenwabenstruktur unterworfen wird, wobei
im Ergebnis das ausgeleckte Ammoniakgas im Kühlwasser ausreichend absorbiert
wird, wodurch das Kühlwasser
mit darin absorbiertem Ammoniak in schräge Wannen fließt und den
Kühlwassertank
erreicht, der in einer Vertiefung an der unteren Position vorhanden
ist, und es dort gelagert wird.
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Es ist eine Gasführung, die eine Gasströmung ermöglicht,
vorhanden, um eine Aufwärtsströmung des
ausgeleckten Ammoniakgases zu führen, während sie
eine Abwärtsströmung des
versprühten Kühlwassers
in eine Lücke
zwischen benachbarten Wannen auf der untersten Höhe verhindert, wodurch der
Weg des versprühten
Kühlwassers
zur unteren Kammer abgeschnitten wird.
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Es ist bevorzugt, dass die Wanne
schalenförmig
ist und die Form dazu geeignet ist, die Wanne in einen der Zellenräume in einer
Bienenwabenstruktur einzuführen.
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Die oben beschriebene Rückgewinnungseinrichtung
besteht aus einem Kühlwassertank,
der seitens der unteren Kammer oder seitens der oberen Kammer vorhanden
ist, einem Ammoniakdetektor und einer Kühlwasser-Umwälzpumpe.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für den Arbeitszustand bei der
Umwälzung
von Kühlmittel
sowie einen Verdampfungskondensator zeigt, wenn zur dynamischen
Eiserzeugung eine Kühleinheit
(Saugtyp) vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung verwendet wird.
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2 ist
ein Längsschnitt,
der schematisch eine Konstruktion für den Fall einer Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung bei Druckkraftbetrieb
entsprechend einem für
das Verständnis
der Erfindung nützlichen
Beispiel zeigt.
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3(A) ist
ein Längsschnitt,
der schematisch eine Konstruktion für den Fall einer erfindungsgemäßen Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung bei Saugbetrieb zeigt,
und die 3(B) ist eine
Seitenansicht in der Richtung eines doppelköpfigen Pfeils III-III.
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4(A) bis 4(C) zeigen eine Ausführungsform
einer Kühlwasser
bei der Erfindung bei einer Ammoniak-Kühleinheit mit Verdampfungskühlungs-Kondensation,
wobei die 4(A) ein eine
Anordnung zeigender Längsschnitt
ist, die 4(B) eine Seitenansicht
in der Richtung eines doppelköpfigen
Pfeils IVB-IVB in der 4(A) ist,
wobei ein zugehöriges
mittleres Gebiet eine Anordnung von Wannen auf Zickzack-Weise zeigt,
während
Verbindungsabschnitte weggelassen sind, und die 4(C) eine vergrößerte Ansicht eines Gebiets
D in der 4(B) ist.
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5(A) bis 5(C) zeigen eine Ausführungsform
einer Kühlwasser
bei der Erfindung bei einer Ammoniak-Kühleinheit mit Verdampfungskühlungs-Kondensation,
wobei die 5(A) ein eine
Anordnung zeigender Längsschnitt
ist, die 5(B) eine Seitenansicht
in der Richtung eines doppelköpfigen
Pfeils VB-VB in der 5(A) ist,
wobei ein zugehöriges
mittleres Gebiet eine Anordnung von Wannen auf Zickzack-Weise zeigt,
während
Verbindungsabschnitte weggelassen sind, und die 5(C) eine vergrößerte Ansicht eines Gebiets
E in der 5(B) ist.
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6 ist
eine Ansicht, die schematisch eine herkömmliche Kühleinrichtung vom Kondensationstyp
mit Verdampfungskühlung
zeigt.
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Nun werden Zahlenmarkierungen für Hauptbestandteile
in den Figuren beschrieben: 10 kennzeichnet einen Kompressor, 11 einen Ölabscheider, 12 einen
Vorkühler, 13 eine
Wärmeübertragungsschlange, 15 Kühlwasser-Sprühdüsen, 17, 17a, 17b einen
Kühlwassertank, 18 einen
Verdampfungskondensator, 19 ein Sauggebläse, 21 ein
Druckkraftgebläse, 22 eine
Ausblasöffnung, 22a, 22b eine
obere Kammer, 23a, 23b eine untere Kammer, 25 eine Gruppe
nach oben offener Wannen, 26 eine Gruppe nach unten offener
Wannen, 27 schlitzförmige
Lücken, 30 einen
Strömungsführungsweg, 31 Außenluft-Einlassschlitze, 35, 36, 38, 40, 41, 42, 43 eine schalenförmige Wanne
und 38, 2a eine Führungsplatte.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
BETREFFEND DIE AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Nachfolgend wird die Erfindung unter
Verwendung von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen detailliert beschrieben.
Es ist jedoch zu beachten, dass Größen, Materialien, Formen von
Bestandteilen und Positionsbeziehungen der Bestandteile bei der
in den Ausführungsformen
beschriebenen Anordnung die Erfindung nicht auf die Beschreibung
beschränken
sollen, solange nichts anderes speziell angegeben ist, sondern dass
sie vielmehr nur zu Veranschaulichungszwecken angegeben sind.
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Die 1 ist
eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für den Arbeitszustand bei der
Umwälzung
von Kühlmittel
sowie einen Verdampfungskondensator zeigt, wenn zur dynamischen
Eiserzeugung eine Kühleinheit
(Saugtyp) vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung verwendet wird. Die 2 ist ein Längsschnitt,
der schematisch eine Konstruktion für den Fall einer Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung bei Druckkraftbetrieb
entsprechend einem für das
Verständnis
der Erfindung nützlichen
Beispiel zeigt. Die 3(A) ist
ein Längsschnitt,
der schematisch eine Konstruktion für den Fall einer erfindungsgemäßen Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung bei Saugbetrieb zeigt,
und die 3(B) ist eine
Seitenansicht in der Richtung eines doppelköpfigen Pfeils III-III.
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Die 4(A) bis 4(C) und die 5(A) bis 5(C) sind
jeweilige Längsschnitte
und Seitenansichten in Richtungen doppelköpfiger Pfeile IVB-IVB und VB-VB
in den Schnittansichten sowie vergrößerte Ansichten von Gebieten
D und E in den Seitenansichten, die eine erste und eine zweite Ausführungsform
zeigen, die von der Ausführungsform
der 3(A) und 3(B) verschieden sind.
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Wie es in der 1 dargestellt ist, beherbergt die Kondensations-Kühleinheit
mit Verdampfungskühlung
in der unteren Kammer, die nicht dargestellt ist, einen Kompressor 10,
einen Ölabscheider 12 und
Bauelemente einschließlich
einer Kühlmittelleitung
und dergleichen, während
sie in der oberen Kammer, die nicht dargestellt ist, einen Verdampfungskondensator
mit einer Wärmeübertragungsschlange 13,
Kühlwasser-Sprühdüsen 15,
ein Gebläse
(in diesem Fall ein Sauggebläse) 19,
einen Kühlwassertank 17,
eine Umwälzpumpe 16,
eine Kühlwasserleitung
und dergleichen beherbergt, wobei die untere Kammer und die obere
Kammer in einer integrierten, abgeschlossenen Konstruktion kombiniert sind,
und die Kühlanlage,
die bereits in einer Fabrik des Herstellers einen Versuchslauf abgeschlossen hat,
wird nahe einer Vor richtung 20 zur dynamischen Eiserzeugung
als Last installiert, wodurch nicht nur die Gesamtlänge der
Kühlmittel-Versorgungsleitung zur
Last minimiert ist und die Anzahl der Leitungsverbindungen bei den
Feldarbeiten auf den Minimalwert verringert ist, sondern auch Gefahren
und Verletzungen hervorgerufen durch Auslecken des Kühlmittel und
dergleichen minimiert sind.
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Bei der obigen Kühleinheit vom Kondensationstyp
mit Verdampfungskühlung
wird Kühlmittel durch
den Kompressor 10 in eine komprimierte Masse hoher Temperatur
gewandelt, Schmieröl
für den Kompressor
wird im Ölabscheider 11 abgetrennt,
und dann erfolgt Lieferung, nach Vorkühlung im Vorkühler 12,
an den Verdarnpfungskondensator 18.
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Im Verdampfungskondensator 18 erhält nicht nur
die Wärmeübertragungsschlange 13 einen Sprühnebel von
Kühlwasser
von den Kühlwasserdüsen 15,
sondern sie erfährt
auch eine Luftkühlung durch
das Sauggebläse 19,
und ein Saug-Luftzug
erzwingt eine Verdampfung des Kühlwasser
von der Oberfläche
der Wärmeübertragungsschlange 13,
so dass in der Wärmeübertragungsschlange 13 strömendes Kühlmittel
durch Übertragung
latenter Wärme
durch die Wasserverdampfung eine effiziente Kühlung erfährt, wobei durch Absenken der
Temperatur der Umgebungsluft Eigenwärme übertragen wird.
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Das in zerstäubter Form versprühte Kühlwasser
benetzt die Oberfläche
der Wärmeübertragungsschlange 13,
und danach wird ein Teil des Wassers an die Außenluft abgegeben, wie oben
beschrieben. Der Rest des Wassers, der ohne Verdampfung in einen
unteren Teil fällt,
vereinigt sich mit Wasser im Kühlwassertank 17 und
wird dann ein zweites Mal über
die Umwälzpumpe 16 versprüht.
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Eine erfindungsgemäße Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung arbeitet auf solche Weise,
dass ausgelecktes Ammoniakgas mittels der Kontakt-Lösungseinrichtung
einer Kontaktlösung
im versprühten
Kühlwasser unterzogen
wird, um wässriges
Ammoniak zu bilden, wobei die Einrichtung unter Verwendung eines
Kühlwasser-Sprühnebels,
der in zerstäubter
Form erzeugt wird, und einen Saug-Unterdruck im Fall eines Sauggebläses oder
eines Überdrucks
im Fall eines Druckkraftgebläses
im oben beschriebenen Verdampfungskondensator gebildet ist.
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Erfindungsgemäße Ammoniak-Kühleinheiten
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung mit einer Kontakt-Lösungseinrichtung
sind auf zwei verschiedene Arten entsprechend einem Saugmodus und
einem Druckkraftmodus, die unten beschrieben werden, aufgebaut.
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In der 2 ist
eine schematische Konstruktion für
den Fall eines Druckkraftmodus einer Ammoniak-Kühleinheit vom Kondensationstyp
mit Verdampfungskühlung
entsprechend einem für
das Verständnis
der Erfindung nützlichen
Beispiel dargestellt.
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Wie es aus der Figur erkennbar ist,
ist die Einheit als Baugruppe mit integrierter Konstruktion mit
einer oberen Kammer 22a und einer unteren Kammer 23a aufgebaut,
wobei die Grenze zwischen der oberen und der unteren Kammer gasdicht
ausgebildet ist, ein Kühlwassertank
mit einer Vertiefung ausgebildet ist, die in einem tieferen Teil
als ein Druckkraftgebläse 21 auf
der linken Seite der Einheit liegt und ein Strömungsführungsweg 30, der
die Saugseite des Druckkraftgebläses 21 und
die untere Kammer verbindet, und Außenluft-Einlassschlitze 31 auf
der rechten Seite der unteren Kammer ausgebildet sind.
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In der unteren Kammer 23a gebildetes Leck-Ammoniakgas
wird mittels des Unterdrucks des Druckkraftgebläses 21 durch den Strömungsführungsweg 30 zur
oberen Kammer 22a gesaugt, wie es durch eine strichpunktierte
Linie mit einzelnen Punkten dargestellt ist, woraufhin es aufgrund
eines Überdrucks
weiter hochsteigt, wie es durch eine strichpunktierte Linie mit
zwei Punkten dargestellt ist, währenddessen
das ausgeleckte Ammoniakgas einem Kontaktlösungsvorgang mit einem Kühlwasser-Sprühnebel von
den Kühlwasser-Sprühdüsen 15 unterzogen
wird, um wässriges
Ammoniak zu bilden, das in den in einem unteren Teil angeordneten
Kühlwassertank 17a fällt, um
darin gelagert zu werden, und das so hinzugefügte wässrige Ammoniak wird mittels
der Umwälzpumpe,
die nicht dargestellt ist, gemeinsam mit bereits im Tank vorhandenem
Kühlwasser
weiter umgewälzt,
um erneut versprüht
zu werden.
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Wie es in der Figur dargestellt ist,
beherbergt die untere Kammer 23a den Kompressor 10,
den Ölabscheider 11,
den Vorkühler 12 und
die Kühlmittelleitung,
während
die obere Kammer 22a den Verdampfungskondensator 18 beherbergt,
der aus dem Druckkraftgebläse 21,
den Kühlwasser-Sprühdüsen 15,
der Wärmeübertragungsschlange 13 und
dem Kühlwassertank 17a besteht.
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In der 3(A) ist
ein Längsschnitt
dargestellt, der schematisch eine Konstruktion einer Ausführungsform
für den
Fall einer im Saugmodus arbeitenden erfindungsgemäßen Ammoniak-Kühleinheit vom
Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung zeigt, und in der 3(B) ist eine Seitenansicht
darge stellt, die in der Richtung eines doppelköpfigen Pfeils III-III in der 3(A) aufgenommen ist.
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Wie es aus der Figur erkennbar ist,
sind in einem oberen Teil einer Grenzwand zwischen einer oberen
Kammer 22b und einer unteren Kammer 23b schlitzförmige Lücken 27 vorhanden,
durch die eine Aufwärtsströmung von
Ammoniakgas strömen,
eine Gruppe nach oben offener Wannenfelder 25, wobei jede
Wanne Halbzylinderform aufweist, ist in der Querrichtung auf parallele,
geneigte Weise über
den schlitzförmigen
Lücken
angeordnet, und eine Gruppe nach unten offener Wannenfelder 26,
wobei jede Wanne über
Halbzylinderform verfügt,
ist über
der Gruppe nach oben offener Wannenfelder so angeordnet, dass die
Lücken 25a in
jedem der nach oben zeigenden Wannenfelder 25 überdeckt
werden, so dass eine Führung
für ausgelecktes
Ammoniakgas gebildet ist, und ein Kühlwassertank 17b ist
auf der linken Seite der unteren Kammer 23b ausgebildet, während auf
ihrer rechten Seite ein Außenluft-Einlassschlitz 31 ausgebildet
ist.
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Bei der oben beschriebenen Konstruktion steigt
in der unteren Kammer 23b erzeugtes Ammoniakgas zu den
schlitzförmigen
Lücken 27 hoch,
wie es durch eine strichpunktierte Linie mit einzelnen Punkten dargestellt
ist, es läuft
durch die Lücken 25a in
der Gruppe nach oben offener Felder 25, nachdem es durch
die schlitzförmigen
Lücken 27 geströmt ist, es
läuft weiter,
wobei es seinen Weg durch die Führung
für ausgelecktes
Ammoniakgas nimmt, die durch die Lücken 26a in den nach
unten offenen Wannenfeldern 26 gebildet ist, und es steigt
dann mittels des Unterdrucks des Sauggebläses 19 weiter hoch.
Während
der Aufwärtsbewegung
des ausgeleckten Ammoniakgases wird dieses einem Kontaktlösungsvorgang
unterzogen, um im Kühlwasser-Sprühnebel gelöst zu werden,
und das ausgeleckte Ammoniakgas bildet nach dem Kontaktlösungsvorgang
wässriges
Ammoniak und fällt
aufgrund seiner Schwerkraft nach unten.
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Der Herunterfließweg des so gebildeten wässrigen
Ammoniaks und des Kühlwasser-Sprühnebels
zu Lücken
in den nach oben offenen Wannenfeldern 25 wird durch die
nach unten offenen Wannenfelder 26 abgeschnitten, wie es
durch die Pfeile mit dünner
Linie dargestellt ist, und im Ergebnis fließen das gesamte Kühlwasser
und das gesamte wässrige
Ammoniak sicher in die nach oben offenen Wannen 25 und
werden in deren Innenräumen
aufgenommen.
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Außerdem fließen das so aufgenommene wässrige Ammoniak
und das versprühte
Kühlwasser in
den Wannen mit einer geeigneten Neigung herunter in den Kühl wassertank 17b,
der sich an einer unteren Position befindet, um dort gelagert zu
werden, und dann werden das so neu zugeführte wässrige Ammoniak und versprühte Kühlwasser
erneut durch die Umwälzpumpe,
die nicht dargestellt ist, umgewälzt,
um gemeinsam mit dem bereits im Kühlwassertank 17b aufbewahrten
Kühlwasser
durch die Kühlwasser-Sprühdüsen 15 versprüht zu werden.
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Wie es in der 3(A) dargestellt ist, verfügt die untere
Kammer 23b über
den Kompressor 10, den Ölabscheider 11,
den Vorkühler 12 und
die Kühlmittelleitung,
während
die obere Kammer 22b den Verdampfungskondensator 18 beinhaltet,
der aus dem Sauggebläse 19,
den Kühlwasser-Sprühnebeln 15,
der Wärmeübertragungsschlange 13 und
dem Kühlwassertank 17b besteht.
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Die Kühlwassertanks 17a und 17,
ein Ammoniakdetektor wie ein pH-Messer oder ein Leitfähigkeitsmesser,
die im Kühlwassertank
vorhanden sind, und eine Umwälzpumpe
bilden eine Rückgewinnungseinrichtung
für wässriges
Ammoniak, die das ausgeleckte Ammoniakgas auf sichere und geschickte
Weise behandeln kann.
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In den 4(A) bis 4(C) sowie 5(A) bis 5(C) sind
andere Ausführungsformen
einer Kontakt-Lösungseinrichtungen
als bei der im Saugmodus arbeitenden und in den 3(A) und 3(B) dargestellten Ammoniak-Kühleinheit
vom Kondensationstyp mit Verdampfungskühlung dargestellt.
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Die 4(A) ist
ein eine Anordnung zeigender Längsschnitt,
die 4(B) ist eine Seitenansicht in
der Richtung eines doppelköpfigen
Pfeils IVB-IVB in der 4(A),
wobei ein mittleres dortiges Gebiet eine Anordnung von Wannen in
Zickzack-Weise zeigt, während
Verbindungsabschnitte weggelassen sind, und die 4(C) ist eine vergrößerte Ansicht eines Gebiets
D in der 4(B).
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Wie es aus dem Längsschnitt der 4(A) und aus der 4(B) erkennbar ist, sind drei schalenförmige, parallele,
geneigte Wannenfelder auf vertikal verschiedenen Höhen, die
vertikal auf Zickzack-Weise angeordnet sind, entlang einer Grenzfläche zu den
schlitzförmigen
Lücken 27 zwischen
einer unteren Kammer und einer oberen Kammer vorhanden, wobei dazwischen
zwei Montageelemente 39a, 39b eingefügt sind,
wodurch, wie es aus der vergrößerten Ansicht
der 4(C) erkennbar ist,
Zellenräume
mit einer Bienenwabenstruktur gebildet sind.
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In einem obersten Feld der Wannen
sind Wannen 35, 35, 35, ... vorhanden,
im zweiten Feld nach unten sind Wannen 36, 36, 36,
... vorhanden, die in Zellenräumen
mit jeweils der Form nahezu eines Sechseckprismas, deren oberer
Abschnitt fehlt, in einer Bienenwabenstruktur an den jeweiligen
Böden der
Zellenräume
angeordnet sind, im dritten Feld sind Wannen 38, 38, 38,
... vorhanden, die in Zellenräumen
mit jeweils der Form eines Sechseckprismas in einer Bienenwabenstruktur
an den jeweiligen Böden
der Zellenräume
vorhanden sind, und unter den Wannen 36 ist eine Führungsplatte 37 vorhanden, um
den oberen Rand jeder der untersten Wannen zu überdecken, in der Nachbarschaft
zu einer Wanne 36 über
dem untersten Wannenfeld, halb zum zugehörigen Zentrum hin, wodurch
im Zentrum der Wanne eine schmale, lange Öffnung verbleibt, damit das ausgesprühte Kühlwasser
abgefangen wird und daran gehindert wird, zur Grenzfläche herunterzutropfen,
in der die schlitzförmigen
Lücken
vorhanden sind.
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In der Kontakt-Lösungseinrichtung, die die Zellenräume in einer
Bienenwabenstruktur bildet, wird, wie es aus der 4(C) erkennbar ist, eine Aufwärtsströmung des
ausgeleckten Ammoniakgases, die durch eine massive Linie dargestellt
ist, das durch einen Unterdruck des Sauggebläses 19 durch Räume zwischen
den Rändern
der Wannen 38 in den untersten Feldern und die Führungsplatte 37 gesaugt wird,
einem Kreuzstrom/Gegenstrom-Kontakt mit einer Abwärtsströmung des
mit einer gestrichelten Linie dargestellten versprühten Kühlwassers
unterzogen, um eine ausreichende Auflösung durch Gas/Flüssigkeit-Vermischung
zu erzielen, und das so gebildete gelöste Lösungsgemisch fließt in die
Wannen 38 eines Felds herunter, das direkt an einer zugehörigen unteren
Position angeordnet ist, und es wird im Kühlwassertank 17b,
wie es in der 4(A) dargestellt
ist, rückgewonnen
und aufbewahrt, wobei es in den Wannen 38 herunterfließt.
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Die oben beschriebene Mischung von
Gas und Flüssigkeit
erfolgt in Bienenwaben-Zellenräumen,
in denen Wannen in den zweiten Feldern untergebracht sind, auf dieselbe
Weise, und es wird ein gelöstes
Lösungsgemisch
rückgewonnen,
das in den Wannen 36, 36 ... herunterfließt.
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Ein Teil des versprühten Kühlwassers
wird als solches rückgewonnen,
wobei es in den Wannen 35, 35, 35, ...
des obersten Felds herunterfließt.
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Die 5(A) bis 5(C) sind Ansichten, die
die zweite Ausführungsform
zeigen, die von der Ausführungsform
der 3(A) und 3(B) verschieden ist, wobei
die 5(A) ein eine Anordnung
der oberen Hälfte
zeigender Längsschnitt
ist, wobei die untere Hälfte weggeschnitten
ist, die 5(B) eine Seitenansicht in
der Richtung eines doppelköpfigen
Pfeils VB-VB in der 5(A) ist
und ein zugehöriges
mittleres Gebiet eine Anordnung von Wannen in Zickzack-Weise zeigt,
während
Verbindungsabschnitte weggelassen sind, und die 5(C) eine vergrößerte Ansicht eines Gebiets
E in der 5(B) ist.
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Wie es aus dem Längsschnitt der 5(A) und 5(B) erkennbar
ist, sind vier schalenförmige,
parallele, geneigte Wannenfelder auf vertikal verschiedenen Höhen, die
vertikal in Zickzack-Weise angeordnet sind, entlang der Grenzfläche zu den
schlitzförmigen
Lücken 27 zwischen
einer unteren Kammer und einer oberen Kammer vorhanden, wobei ein Formstahl 44,
der eine Metallklammer bildet, und Montageelemente 44a, 44b, 44c, 44d zwischen
das unterste Wannenfeld und die Grenze oder zwischen die Wannenfelder
eingefügt
sind, wodurch, wie es aus der vergrößerten Ansicht der (C) erkennbar ist, Zellenräume mit
Bienenwabenstruktur gebildet sind.
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In einem obersten Feld von Wannen
sind Wannen 43, 43, 43, ... vorhanden,
im zweiten Feld nach unten sind Wannen 40, 40, 40,
... vorhanden, die in Zellenräumen
in einer Bienenwabe mit jeweils der Form nahezu eines Sechseckprismas,
dem der obere Abschnitt in einer Bienenwabenstruktur fehlt, an den
jeweiligen Böden
aufgenommen sind, in jeder von Wannen 41, 41, 41 eines
dritten Felds und Wannen 42, 42, 42,
... eines untersten Felds in Zellenräumen in einer Bienenwabe mit
jeweils der Form eines Sechseckprismas in einer Bienenwabenstruktur
an den jeweiligen Böden
vorhanden sind, wobei eine Führungsplatte 42a unter
den Wannen 41 vorhanden ist, um den Oberrand jeder der
untersten Wannen zu überdecken,
die benachbart zu einer Wanne 36 über dem untersten Wannenfeld
sind, und zwar halb zur zugehörigen
Mitte hin, wodurch im Zentrum der Wanne eine lange Öffnung verbleibt,
damit das versprühte
Kühlwasser
abgeschnitten wird und am Heruntertropfen zur Grenzfläche gehindert
wird, in der die schlitzförmigen
Lücken 27 vorhanden
sind.
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In der Kontakt-Lösungseinrichtung, die die Zellenräume in einer
Bienenwabenstruktur bildet, wie sie aus der 5(C) erkennbar ist, wird eine Aufwärtsströmung des
ausgeleckten Ammoniakgases, die durch eine durchgezogene Linie dargestellt
ist, das durch einen Unterdruck des Sauggebläses 19 durch Räume zwischen
den Rändern
der Wannen 42 in den untersten Feldern und die Führungsplatte 42a gesaugt
wird, einem Kreuzstrom/Gegenstrom-Kontakt mit einer Abwärtsströmung des
mit einer gestrichelten Linie dargestellten versprühten Kühlwassers unterzogen,
um für
ausreichende Gas/Flüssigkeit-Mischungslösung zu
sorgen, und das so erzeugte, gelöste
Lösungsgemisch
fließt in
die Wannen 42 eines Felds herunter, das direkt an einer
unteren zugehörigen
Position angeordnet ist, und es wird im Kühlwassertank 17b rückgewonnen
und gelagert, wie es in der 5(A) dargestellt
ist, wobei es in den Wannen 42 nach unten fließt.
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Das oben beschriebene Mischen von
Gas und Flüssigkeit
wird in Bienenwaben-Zellenräumen ausgeführt, in
denen Wannen in den zweiten Feldern auf dieselbe Weise untergebracht
sind und ein gelöstes
Lösungsgemisch
rückgewonnen
wird, das in den Wannen 40, 41, ... nach unten
fließt.
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Ein Teil des versprühten Kühlwassers
wird beim Herunterfließen
in den Wannen 43, 43, 43, ... im obersten
Feld als solches rückgewonnen.
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Außerdem ist die Führungsplatte 42a an
beiden Enden nach unten gebogen, und dadurch kann das versprühte Kühlwasser
leicht zu den beiden Enden nach unten fließen, während die Tiefe der Wannen
in einem höheren
Feld tiefer als in einem unteren Feld ist.
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Die in den 4(A) bis 4(C) sowie 5(A) bis 5(C) dargestellten Anordnungen mit Zickzack-Weise
können
auf mehreren Höhen
liegen, die die in den Figuren dargestellten drei oder vier Höhen überschreiten.
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Außerdem werden die Führungsplatte
und die Wannen und dergleichen vorzugsweise unter Verwendung eines
galvanisierten Eisenblechs hergestellt, das korrosionsfest ist.
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WIRKUNG DER
ERFINDUNG
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Wenn die obigen erfindungsgemäßen Konstruktionen
genutzt werden, kann eine sichere und effiziente Kühleinheit,
die auf beabstandete Weise von einer anderen Einheit positioniert
ist, bereitgestellt werden, um das Auslecken von Ammoniakgas zu
meistern, in welcher Hinsicht die meisten Bedenken bestehen, wenn
Ammoniak als Kühlmittel
verwendet wird. Es wird eine Anordnung paralleler Wannen auf mehrerer
Höhen auf
vertikale Zickzack-Weise verwendet, und in Bienenwaben-Zellenräumen wird
eine Querströmungs-Gegenströmungs-Gas/Flüssigkeit-Mischung
erzielt, wodurch die Absorption ausgeleckten Ammoniakgases durch einen
Kühlwasser-Sprühnebel mit
guter Effizienz realisiert werden kann.