191631. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyadékok - főleg víz - hőenergiájának előnyösen hőszivattyú által történő hasznosítására és berendezés az eljárás megvalósítására
1 l "J l DJ) 1 A találmány tárgya eljárás folyadékok - főleg víz - hőenergiájának előnyösen hőszivattyú által történő hasznosítására és berendezés az eljárás megvalósításához, amely elsősorban alkalmas ipari hulladékhőt tartalmazó vizek, termálvizek, felszíni, ül. talajvizek által tárolt hőenergia részleges kinyerésére fűtés céljából a hőszivattyú elvének alkalmazásával. Az eddig alkalmazott hőszivattyú rendszerekre jellemző a zárt rendszerben cirkuláltatott külön hőcserélő köze? Ilyen hőszivattyú rendszereket ismertet Heinrich- Naji ;k.Nestler: A hőszivattyú és alkalmazásai (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982.) című szakkönyv is. A fenti megoldás hátránya, hogy legalább két hőcserélő szükséges ilyen rendszerek üzemeltetéséhez, sőt pld. központi fűtés esetén, hagyományos vízfűtésnél (gőzfűtésnél), a harmadik hőcserélő gazdasági szempontból is hátrányos, másrészt minden hőcserélőben van hőmérsékletesés. A hőmérsékletesés annál nagyobb, minél kisebb a hőcserélő felület. Tehát egy hőcserélő vagy nagy felületű, így jó a hőátadás, de viszonylag drágább, míg a kisebb felületű hőcserélő olcsóbb, de rosszabb a hőátadás is. Több hőcserélő sorbakapcsolása esetén a hőmérsékletesések összeadódnak, így még rosszabb lesz a hőátadás. A megfelelő hőforrásként hasznosítható folyadékok - vizek-általában nagyobb távolságra találhatók a fűtendő térségektől. A fenti - ismert - hőszivattyús eljárások esetén a nagyobb távolságok áthidalása nehézkes, csak többletköltséggel valósítható meg. A találmány célja az egymástól nagyobb távolságban található hőforrások és hőfogyasztók közötti kis hőveszteségű, kisebb költséggel megvalósítható rendszer kialakítása, valamint az előzőekben ismertetett több hőcserélős rendszerek hátrányainak részbeni kiküszöbölése. Ismert tény, hogy a folyadékok forráspontja a nyomás függvényében változik. Általánosságban elmondható, hogy a nyomás emelkedésével a forrásponti hőmérséklet is emelkedik. A találmány szerinti eljárás során a folyadékoknak a folyadékoszlop magasságától függő hidrosztatikus nyomását használjuk ki különböző nyomású térségek kialakítására. A találmány szerinti eljárás a következő felismerésen alapul. Az adott nyomású és hőmérsékletű folyadékot folyamatosan egy olyan magasságban elhelyezett elpárologtató edénybe vezetjük - miután az elpárologtató edényből és a hozzá csatlakozó kiegészítő csőhálózatból a levegőt megfelelő mértékben eltávolítottuk, - hogy az elpárologtató edény belsejében — a kiegészítő csőhálózatba belépő folyadék adott nyomását, illetve a folyadék sűrűsége és a szintkülönbségek ismeretében a hidrosztatikus nyomást is figyelembe véve - kialakuló nyomás kisebb legyen, mint a folyadék adott hőmérséklethez tartozó telített gőzének nyomása. Ezért a folyadék forrásba jön, mielőtt az elpárologtató edényt elérné, illetve megfelelő edénykialakítás esetén az edény alsóbb szintjén kezd forrni, és addig forr, míg a párolgásból következően hőmérséklete olyan alacsony nem lesz, hogy az elpárologtató edény magasabb szintjén a folyadék alacsonyabb hőmérséklethez tartozó telített gőznyomása megegyezik a folyadék felszínén kialkuló nyomással. A keletkező gőzt, illetve a lehűlt folyadékot folyamatosan eltávolítjuk, a gőzt fűtés céljára is elegendően magas kondenzációs hőmérséklet elérése céljából gőzsűrítőbe vezetjük. A lehűlt folyadék célszerű eltávolítási módja az. amikor visszavezetjük a belépő folyadék szintjére, így a hőmérséklet függvényében kialakuló folyadéksűrűségek következtében - mivel az alacsonyabb hőmérsékletű folyadék sűrűsége, és így hidrosztatikus nyomása is nagyobb - az elpárologtató edényen keresztül bizonyos mértékű áramlás folyadékot keringető szivattyúk nélkül is fennmarad, ha a lehűlt folyadékot fogadó térben levő nyomás megegyezik a tápfolyadék nyomásával. Az elpárologtató edényen keresztüli folyadékáramlást segítik az emelkedő folyadékáramban keletkező gőzbuborékok is, hasonlóan a sürített levegős mammutszivattyúk működéséhez. Ezt a hatást az elpárologtató edényen keresztüli folyadékáramlás elindítására is használhatjuk úgy, hogy az elpárologtató edényhez vezető emelkedő csőszakaszhoz egy, a folyadék áramlását nem zavaró, olyan szelepet csatlakoztatunk, amelyen a rendszer levákumozása és a vákumszivattyú, valamint a gőzsürítő folyamatos üzeme mellett kis mennyiségű levegőt tudunk a csőszakaszba engedni. Így a fentebb említettekhez hasonlóan megindul a folyadék cirkulációja, amely a továbbiakban a pozitív visszacsatolás miatt önfenntartóvá váÜk (amennyiben a tápfolyadék szintjére vezetjük vissza a lehűlt folyadékot). A fentebb ismertetett elpárologtató edényből és a hozzá csatlakozó kiegészítő csőhálózatból távozó gőz külön hőkicserélő közeggel működő hőszivattyúk hőforrásaként is használható, ekkor, megfelelő hőmérsékletviszonyok esetén - ha a külön hőkicserélő közeggel működő hőszivattyú alacsony hőmérsékletű hőcserélője alacsonyabb hőmérsékletű, mint az elpárologtató edényből távozó folyadék hőmérséklete -, a gőz kondenzációja, és így hőleadása, sűrítés nélkül is végbemegy. A fentebb ismertetett elpárologtató edényből és a hozzá csatlakozó kiegészítő csőhálózatból távozó gőz — megfelelően magas hőmérsékletű tápvíz esetén - sűrítés nélkül, közvetlenül fűtőtestben is hasznosítható. A találmány szerinti berendezést rajzok alapján ismertetem közelebbről. A mellékelt rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés egy lehetséges kiviteli alakjának vázlata. Az 1. ábra szerinti berendezés áll egy 1 tápfolyadékcsatlakozásból, egy emelkedő 2 csőszakaszból, egy elpárologtató 3 edényből, amely edénynek van egy folyadék-bevezető 4 csatlakozása, egy folyadék-elvezető 5 csatlakozása és egy gőzelvezető 6 csatlakozása. Ezen berendezés tartalmaz továbbá egy 8 gőzsűrítőt és egy 9 hőcserélőt. Az 1 tápfolyadék-csatlakozás és az elpárologtató 3 edény közötti, a tápfolyadék paramétereitől függő, megfelelő szintkülönbséget biztosító emelkedő 2 csőszakasz van beiktatva az 1 tápfolyadék-csatlakozás és az elpárologtató 3 edény folyadék-bevezető 4 csatlakozása közé. Az elpárologtató 3 edény folyadék-elvezető 5 csatlakozásához célszerűen egy megfelelő szintkülönbséget létesítő lejtő 7 csőszakasz van kapcsolva. A gőz eltávolításához és sűrítéséhez az elpárologtató 3 edény gőzelvezető 6 csatlakozására 8 gőzsűrítő van kapcsolva. A sürített és felmelegedett gőz kondenzálása céljából a 8 gőzsürítő kimenetére 9 hőcserélő csatlakozik. A kondenzátum eltávolítására szivattyú, a berendezés levákumozására ill. a rendszerbe kerülő levegő (pl. a tápfolyadékban oldott, s a vákum hatására felszabaduló levegő) eltávolítására vákumszivattyu van a 9 hőcserélő kivezető 11 csatlakozásához kapcsolva. Nézzük meg az ábra szerinti berendezést működés közben. (Az egyszerűség kedvéért a berendezés tényle-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65->
