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In den letzten Jahren hat auch die Verwendung von Druckluft aus Centralstationcn (s. Druckluftanlage) zur Erzeugung von kalter Luft Bedeutung erlangt. Benutzt man die Druckluft ohne Vorwärmung, also von Bodentemperatur, als motorisches Mittel in Druckluftmotoren, so tritt sie mit außerordentlich niedriger Temperatur aus und kann zu Kühlzwecken oder Eisbereitung Verwendung finden.
3) Bei den Maschinen der dritten Gruppe beruht der Vorgang auf der Thatsache, daß bei dem Übergang einer Flüssigkeit in den dampf- oder gasförmigen Zustand eine bedeutende Wärmemenge gebunden wird (s. Dampf). [* 2] Geht die Verdunstung ohne Wärmezuführung von außen vor
sich, so muß die ganze für die Vergasungsarbeit erforderliche Wärme [* 3] der Flüssigkeit selbst entzogen werden, und es sinkt die Temperatur derselben um so mehr, je niedriger ihr Siedepunkt liegt. Der gebildete Dampf oder das frei gewordene Gas kann entweder durch Absorption wiedergewonnen oder durch Druck wieder zu einer Flüssigkeit verdichtet
und nochmals verwendet werden. Man unterscheidet hiernach Eismaschinen
mit
Absorption und solche mit
Kompression.
Bei erstern wird das
Gas aus der Absorptionsflüssigkeit durch Erwärmung ausgetrieben und in einem zweiten
Gefäß
[* 4] durch Druck
und
Abkühlung zu einer Flüssigkeit verdichtet, um sodann durch Herstellung eines
Vakuums zur raschen
Verdunstung gebracht
zu werden, wobei so viel Wärme gebunden wird, daß Wasser, welches nur durch eine dünne Metallwand
von der verdunstenden Flüssigkeit getrennt ist, zum Gefrieren kommt. Das entstandene
Gas wird von der Absorptionsflüssigkeit
wieder aufgenommen, um von neuem in den Kreisprozeß einzutreten.
Bei den
Kompressionsmaschinen
wird das gebildete Gas durch eine Pumpe [* 5] abgesaugt und in einen Kondensator [* 6] gedrückt, wo es sich durch Abkühlung und Druck zu einer Flüssigkeit verdichtet, um dann in das Verdunstungsgefäß zurückgeleitet zu werden.
Bei den Absorptionsmaschinen kommt als Verdunstungsflüssigkeit
Ammoniak und als Absorptionsflüssigkeit Wasser (auch
Glycerin)
in Anwendung. Die Benutzung des
Ammoniaks rührt von F.Carré her, dessen
Maschinen auch noch heute neben
den neuern
Kompressionsmaschinen von Wichtigkeit sind.
Die Carréschen Eismaschinen
arbeiteten zuerst intermittierend, erst
später, seit 1862, kontinuierlich. Eine sehr einfache, in der Wirkungsweise übersichtliche Konstruktion einer Carréschen
Eismaschine
zum Gebrauch in Haushaltungen, Laboratorien u. s. w. ist in nebenstehenden Abbildungen
[* 1]
Fig. 2a und 2b dargestellt.
Bei derselben ist A der Kessel, B der Eisbildner, C ein eisernes Kühlgefäß. Die Eiserzeugung zerfällt hier in zwei verschiedene Operationen: die Erzeugung von flüssigem Ammoniakgas und die Verdunstung desselben, wodurch Kälte resp. Eis [* 7] erzeugt wird. Indem der bis zu drei Vierteln seines Fassungsraums mit gesättigtem Ammoniakwasser gefüllte Kessel A [* 1] (Fig. 2a.) durch ein Holzkohlenfeuer erhitzt wird, entweicht das Ammoniakgas aus der Lösung und wird im Eisbildner B dadurch flüssig, daß es bei dem durch das Freiwerden des Ammoniaks in den Gefäßen A und B entstehenden hohen Druck von dem den Eisbildner umgebenden Wasser abgekühlt wird.
Sobald die Temperatur des Kessels A auf 130° C. gestiegen ist, wird derselbe vom Feuer genommen und an Stelle des Eisbildners in das Kühlwasser gestellt (s. Fig. 2b). Durch das in C befindliche Kühlwasser wird die jetzt schwache Ammoniaklösung in B abgekühlt und beginnt das freie Ammoniak wieder aufzunehmen; der Druck in A und B sinkt, das in B flüssig gewordene Ammoniak verdunstet und wird durch die wässerige Lösung in A absorbiert. Die zur Verdunstung des Ammoniaks in B nötige Wärme wird dem Wasser entzogen, das sich in dem im Hohlraum E des Eisbildners B befestigten Gefäß D befindet; das Wasser wird so in Eis verwandelt. Diese einfachen Apparate sind von F. Schmidt (in Firma Schmidt, Kranz & Co. in Nordhausen) [* 8] vervollkommnet worden.
Die Carréschen Eismaschinen
für kontinuierlichen Betrieb sind in
Deutschland
[* 9] von den Firmen Vaaß & Littmann in
Halle
[* 10] a.
S.und Oskar
Kropff in Nordhausen mit vielfachen Verbesserungen verbreitet worden.
[* 1]
Fig. 3 zeigt eine Ausführung
von Vaaß & Littmann. Der
Kessel A enthält das gesättigte
Ammoniakwasser. Durch Erhitzen (in der
Regel mit
Dampf) wird das
Ammoniak aus dem Wasser ausgetrieben und geht durch das
Gefäß B, wo es durch kaltes Wasser abgekühlt
wird, nach dem
Gefäß C, wo es bei dem herrschenden Druck von 8 bis
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mehr
10 Atmosphären kondensiert. Aus C tritt das flüssige Ammoniak in ein im Generator D befindliches Röhrensystem, wo ein geringer
Druck herrscht, sodaß es rasch verdampft und der in D befindlichen Flüssigkeit (30prozentige Lösung von Chlorcalcium) die
zur Verdampfung notwendige Wärme entzieht, wodurch die Temperatur im Gefäß auf -7 bis -9° C. sinkt.
Die kalte Flüssigkeit in D findet zur Kühlung und Eisbereitung Verwendung. Die Absorption des gasförmigen Ammoniaks durch
die wässerige Lösung in A erfolgt im Gefäß E, in welches sowohl das Gas als auch eine kontinuierlich aus A abfließende
entsprechende Menge Flüssigkeit (letztere nach Durchströmen von Kühleinrichtungen G) eintritt, sodaß
sich in E wieder eine gesättigte Lösung von Ammoniak in Wasser bildet, die durch die Pumpe f in den Kesseln zurückgedrückt
wird. Weitere Verbesserungen der Carréschen Eismaschinen
rühren her von Koch-Habermann, Reece u. a.
Zu den Absorptionsmaschincn sind auch die sog. Vakuum-Eismaschinen zu rechnen, bei denen als Verdampfungsflüssigkeit Wasser und als Ab-
sorptionsflüssigkeit konzentrierte Schwefelsäure [* 12] verwendet wird. Hiervon liegen Konstruktionen vor von Carré, Windhausen, Patten, Egells, Nehrlich u. a. Die Wirkungsweise dieser Maschinen ist derart, daß man in ein Gefäß, in welchem ein Vakuum hergestellt ist, Wasser einfließen läßt, welches dabei zum Teil (1/6) verdunstet und so dem übrigen Wasser die Verdunstungswärme entzieht, wodurch dieses gefriert. Die Wasserdämpfe werden mit Hilfe von Luftpumpen [* 13] abgesaugt und durch konzentrierte Schwefelsäure absorbiert.
Die wichtigsten und verbreitetsten Kälteerzeugungsmaschinen sind die Kompressionsmaschinen oder Kaltdampfmaschinen. Diese sind zugleich die ältesten in der Praxis verwendeten Kältemaschinen. Sie wurden ursprünglich mit Schwefeläther als verdampfender Flüssigkeit betrieben, in neuerer Zeit mit Ammoniak (NH3), Kohlensäure (CO2), schwefliger Säure (SO2) oder einem Gemisch von letztern beiden. Hier sind namentlich die weitverbreiteten, mit Ammoniak betriebenen Maschinen von Linde zu erwähnen. Nach den neuesten Erfahrungen haben sich wegen ihrer Billigkeit und anderer Vorzüge (s. unten) die Kohlensäure-Kompres-
sionsmaschinen am besten bewährt. Eine solche (von Vaaß & Littmann in Halle) ist in [* 11] Fig. 4 abgebildet. Die in dem Kondensators enthaltene flüssige Kohlensäure tritt durch ein Reducierventil in ein System von Schlangenröhren, das sich auf dem Boden des kastenförmigen Eisbildners A (Refrigerator, Generator) befindet. Die in den Schlangenröhren, in denen ein bedeutend geringerer Druck herrscht als im Kondensator, verdampfende Kohlensäure entzieht dem Salzwasser, mit dem der Generator angefüllt ist, soviel Wärme, daß es bedeutend unter Null abgekühlt wird.
Aus den Rohrschlangen wird das Kohlensäuregas von dem durch einen Transmissionsriemen betriebenen Kompressor C angesaugt, verdichtet und wieder in den Kondensator B hinübergedrückt, wo es unter gleichzeitiger Abkühlung wieder flüssig wird, wodurch der Kreislauf [* 14] geschlossen ist. In das Generatorgefäß werden nun reihenweise Zellen eingehängt, welche aus dünnem Blech angefertigt sind und rechteckigen Querschnitt besitzen. Dieselben sind oben offen und werden mit Wasser angefüllt. In einzelnen Reihen werden diese gefüllten Zellen in einem geineinsamen Rahmen mit Hilfe eines Krans in die kalte Lösung eingebracht.
Ist der Inhalt gefroren, so werden sie mit dem Kran [* 15] herausgehoben und einen Augenblick in das danebenstehende, mit heißem Wasser gefüllte Auftaugefäß gesenkt, wodurch sich der Eisblock von den Zellenwänden loslöst, sodaß beim Umkippen der Zellen der gebildete Eisblock auf die Ausladebühne gleitet. Verwendet man hierbei gewöhnliches Brunnenwasser, so erhält man milchweißes, undurchsichtiges Eis. Der Grund der Undurchsichtigkeit ist, daß die im Wasser enthaltene Luft sich beim Gefrieren desselben ausscheidet und in kleinen Bläschen das Eis erfüllt. Zur Herstellung von klarem Eis sind besondere Einrichtungen (sog. Klareisapparate) erforderlich. Man erzielt durchsichtiges Eis dadurch, daß man das Wasser in den Zellen durch Rührapparate in Bewegung setzt, sodaß die sich aus dem gefrierenden Wasser ausscheidende Luft in dem noch nicht gefrorenen nach oben steigen und entweichen kann.
Die Kohlensäure als Verdampfungsflüssigkeit eignet sich vor andern durch ihre Gefahrlosigkeit beim etwaigen Ausströmen; ferner greift sie die ¶