177598. lajstromszámú szabadalom • Berendezés hűtőrendszer hulladékhőjének vízmelegítéshez történő hasznosítására
3 177598 4 amelyet a kompresszor elszív. A körfolyamat ily módon záródik. A hűtési körfolyamatban az elvonandó hőmennyiség legnagyobb része — mintegy 82—88/,,-a —■ a kondenzáció során szabadul fel, tehát a kondenzátor-hőcserélő teljesítménye alapvetően a kondenzációs felülettől függ, a hűtőközeg tűlhevítésének mértéke kevésbé számottevő, a túlhevített gőz a hűtővíz hőmérsékletét lényegében nem befolyásolja. Az ipari gyakorlatban a hűtőrendszerekben általában különféle vízhűtésű (pl. visszahűtött, keringetett vízzel üzemelő), illetve evaporatív kondenzátorokat alkalmaznak. A víz többnyire csak közvetítő közegként szerepel a hűtési körfolyamatban, s a kondenzációs hőmennyiséget végső soron a környező levegőnek adja át. A víztakarékosságra való törekvés eredményeként az utóhűtőt újabban a korszerű, nagy ipari hűtőberendezések önálló szerkezeti elemeként építik meg. A hűtőrendszerek kondenzátorai a hűtőipari gyakorlatban a rendeltetésüket megfelelően betöltik, azonban az „alacsony” hőfokszint miatt jelenlegi formájukban hőhasznosításra gazdaságosan nem alkalmazhatók. A túlhevített gőz hőtartalma ugyanis kisebb, mint a tiszta kondenzáció során átadott hőmennyiség, s a hőfokszinteket tekintve a hűtővíz hőmérséklete a kondenzációs hőmérsékletnél csak néhány fokkal alacsonyabb. A hő hasznosítása jelenleg ezért nem oldható meg gazdaságosan. A kondenzációnál túlfolyatott vizet többnyire elengedik, nagyobb berendezéseknél esetenként „szekunder” tárolóba gyűjtik, és másodlagos célokra (pl. locsolás, mosás stb.) hasznosítják. Noha a fentiek szerint törekszenek a víztakarékosságra, bizonyos iparágakban — különösen az élelmiszeriparban —jelentős hűtővíz fogyasztással kell számolni. Gyakorlatilag minden olyan üzemben, ahol hűtőrendszerrel dolgoznak, használati melegvíz készítő és fűtőberendezést is üzemeltetnek, amely vagy üzemi kazántelephez, vagy hőszolgáltató erőműhöz kapcsolódik. A melegvíz termelés és/Vagy kazántápvíz-előmelegítés nagy hőmennyiséget igényel. A hűtési és fűtési rendszer a gyakorlatban sokszor teljes egyidejűségben üzemel, ami a hűtőrendszer üzemi diagramjából és a melegvíz fogyasztás lefutási görbéjéből egyértelműen megállapítható. A találmány feladata, hogy a hűtőrendszerek hűtési körfolyamatában felszabaduló hulladékhő vízmelegítésre történő felhasználására adjon racionális megoldást. Ezen belül a találmány fontos célkitűzése, hogy hűtési és fűtési rendszerek között olyan kapcsolatot szolgáltasson, amely lehetővé teszi a hűtőrendszerben (hűtési körfolyamatban) felszabaduló hulladékhőnek a fűtési rendszer vizének melegítésére — különösen hidegvíz előmelegítésére — való hasznosítását. A találmány az alábbi felismeréseken alapul: A hűtési körfolyamatoknál a túlhevített gőzben levő, a hűtőberendezés nagynyomású oldalán felszabaduló hőmennyiséget — különösen az élelmiszeriparban, a nagy melegvíz fogyasztású technológiáknál, és a jelentős tápvíz-fogyasztású kazántelepeknél, de más iparágakban is — megfelelő műszaki megfontolások és intézkedések eredményeként gyakorlatilag teljes egészében hasznosítani lehet, mivel ammónia-oldalon a víz felmelegítéséhez a hűtőberendezés nagynyomású, túlhevített gőzének van a legkedvezőbb „hőfokképe”. A túlhevített ammóniagőz hőmérsékletét és az 1 kg-jában levő hőmennyiséget vizsgálva ugyanis megállapítottuk, hogy a gőz közepes hőmérséklete hőhasznosítás szempontjából már figyelembe vehető érték. Például 100 °C-os nyomócsonki és 35 °C-os kondenzációs hőmérséklet számtani középértéke 67,5 °C, ami melegvízkészítésre jól megfelel. Az 1 kg hűtőközegből (ammóniából) kivonható hőmennyiség a szokásos kondenzációs körülmények között kb. 50 kcal/kg-ra tehető. A hőhasznosítás szempontjából figyelemre méltó az a körülmény, hogy a korszerű, váltakozó áramoltatású és nagy fordulatszámú kompresszorok alkalmazásával a nyomócsonki hőmérséklet a régi konstrukciójú, egyenáramú gépekhez képest magasabb, gyakorlatilag 90—110 °C között van. E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan, hűtőrendszer hulladékhőjének vízmelegítéshez történő hasznosítására szolgáló berendezéssel oldottuk meg, amely hűtőrendszerek elpárolog•tatója (hűtőegysége), kompresszora, kondenzátora, hűtőközegfolyadék-gyűjtő tartálya, valamint a tartályt az elpárologtatóval összekötő vezetékbe iktatott fojtószelepe van, s amely hőhasznosító berendezésnek az a lényege, hogy a hűtőrendszer kompresszorából kilépő komprimált túlhevített hűtőközeggőz-vezetékre kapcsolt hűtőközeggőz/víz hőcserélője van, amely hűtőközeggőz-vezeték útján a hűtő rendszer kondenzátorával van összekötve. E hűtőközeggőz-vezetékről egy kondenzátor-hőcserélőbe torkolló hűtőközeggőz-vezeték van leágaztatva. E kondenzátor-hőcserélőt a hűtőrendszer hűtőközegfolyadék-gyűjtő tartályával hűtőközegfolyadék-vezeték, a hűtőközeggőz/víz hőcserélővel pedig vízvezeték köti össze. A hőhasznosító kondenzátor-hőcserélőbe a felmelegítendő víz betáplálására szolgáló vízvezeték torkollik, a hűtőközeggőz/víz hőcserélőből pedig a felmelegített víz továbbítására szolgáló vízvezeték lép ki. A berendezés egy előnyös kiviteli alakjára az jellemző, hogy hűtőközeg-folyadék/víz hőcserélője van, amelybe a hűtőrendszer hűtőközegfolyadék-gyűjtő tartályából kilépő hűtőközegfolyadék-vezeték torkollik, s amelyből a hűtőrendszer elpárologtatójába csatlakoztatott, a fojtószelepet tartalmazó, hűtőfolyadék-vezeték van leágaztatva; s amely hűtőközegfolyadék/víz hőcserélőbe a folyékony hűtőközeg hulladékhőjével felmelegítendő vizet szállító vízvezeték lép be, és a felmelegített víz továbbítására szolgáló, a kondenzátor hőcserélőbe torkolló vízvezeték lép ki. A találmány alapvető előnye, hogy egy olyan műszaki területen — a hűtő-körfolyamatokban —, ahol ezideig jelentős mennyiségű, a folyamat eredményeként felszabadult hulladékhő veszendőbe ment, lehetőség nyílik viszonylag csekély beruházással e hulladékhő hasznosítására. További előnyt jelent, hogy a hőhasznosító berendezés üzemelése a hűtőrendszer funkcióját nem érinti — sőt, ott a hűtőközeg lehűtésének hatásfokát növeli —, s nem érzékeny a termelt melegvíz-elvételben bekövetkező ingadozásra, sőt a melegvíz-elvétel megszűnésére sem. Esetleges hűtőközegszivárgás esetén a hőhasznosítás automatikusan leáll, a használati melegvízbe hűtőközeg, pl. ammónia nem kerülhet. A találmány tehát viszonylag kis beruházási költség árán, nagy üzembiztonsággal, rugalmas működés mellett jelentős energia megtakarítást eredményez. A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzok alapján ismertetjük részletesen. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
