Versuch 7: Absorptionskälteanlage
Die Absorptionskältemaschine
1. Geschichtliches
Der Absorptions-Kältekreislauf gilt als der älteste bekannte technische Prozess zur Kälteerzeugung. Die ersten theoretischen Abhandlungen und praktischen Versuche mit dem Absorptionsprinzip gehen bis zum Jahre 1777 zurück. Trotz intensiver Forschungen konnte jedoch vorerst keine brauchbare Maschine gefunden werden. (Hartmann, 1992) John Leslie entwickelte 1810 eine Absorptionskältemaschine mit dem Kältemittel Wasser und dem Absorptionsmittel Schwefelsäure. Der industrielle Durchbruch gelang F. Carré 1859, der das Stoffpaar Ammoniak/Wasser (NH3/H2O) in einer kontinuierlich arbeitenden Absorptionskälteanlage einsetzte. Etwa 100 Jahre blieb dieses Stoffpaar die einzige wirtschaftliche und technisch durchführbare Kombination zur Kälteerzeugung nach dem Absorptionsprinzip. (Wikipedia, 2010; Hartmann, 1992)
Um die Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert betrieb Richard Mollier (*30.09.1863 - †13.03.1935) in dem von ihm aufgebauten Maschinenlaboratorium in Dresden eine Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteanlage. Die nach ihm benannten Enthalpie- (Mollier-) Diagramme gehören noch heute zum Handwerkszeug der Kältetechniker.
(Heinrich & Steimle, 1996)
2. Grundlagen
Absorption in der physikalischen Chemie bedeutet das gleichmäßige Eindringen von Gasen (sog. Absorbaten) in Flüssigkeiten oder Feststoffe (Absorptionsmittel, Absorbens). Chemische Absorption beschreibt den Prozess der Aufnahme oder des „Lösens“ eines Atoms, Moleküls oder eines Ions in dem freien Volumen des Absorbens. Der gegensätzliche Prozess wird als Desorption bezeichnet; also das Freisetzen eines gelösten Gases aus einem Absorptionsmittel.
Beispiel für die Absorption von Gasen in Flüssigkeiten:
Kohlenstoffdioxyd (CO2) gelöst in Mineralwasser
Beispiel für die Absorption von Gasen in Feststoffen:
Einlagerung von Wasserstoff in den Zwischengitterstellen von Eisen (Stichwort: Wasserstoffdiffusion)
Von der Absorption unbedingt zu unterscheiden ist die Adsorption. Bei der Adsorption handelt es sich um die Anlagerung eines Stoffes an der Oberfläche eines anderen Stoffes; es findet kein Eindringen in den aufnehmenden Stoff statt.
