197625. lajstromszámú szabadalom • Táska áramló közegek közötti hőcserén alapuló termodinamikai folyamatot megvalósító táskás hőtechnikai berendezésekhez
197625 Amint a 22. ábrán látható, a 164 táskák a 90 központi egységben úgy váltakoznak, hogy két-két szomszédos táska egymáshoz viszonyítva 180° alatt el van fordítva. Ennek következtében a táskák a hőhordozó- és a hűtőközeg áramlásának szempontjából sorba vannak kapcsolva. A megoldás jelentősége, hogy a hőhordozó- és hűtőközeg hőmérséklet zónájának megfelelően a munkaközeges 162 táskákban más-más hőmérsékletű hűtőkörfolyamatok fognak megvalósulni, amivel a berendezés összhatásfoka növelhető. A 22. ábra alapján azt is fölismerhetjük, hogy a 21. ábrán a vak 174 és 176 csatorna fenekét is látjuk, amelyet az 52 köztartó elem alkot. A 15—22. ábrák szerinti Stirling-hűtőgép működésmódja a következő: A hőhordozó közeg, amelyet a 106a szivattyú végigáramoltat a 164 táskák sorbakapcsolt 170 és 174 csatornáin, a 162 táskák 58c membránjain keresztül az 56f járatban lévő munkaközeggel hőt közöl illetőleg a munkaközeget a 104a vezetékben uralkodó nyomás alá helyezi. Ugyanekkor a 106b szivattyú a hűtőközeget hajtja át a 164 táskák 172 és 176 csatornáin. A 162 táskák 56g járatában tehát az 58d membránon keresztül a 104b vezetékben uralkodó nyomás és hőmérséklet érvényesül. A 118 vezérlő egység a hőhordozó közeget vezető 104a’ illetőleg a hűtőközeget vezető 104b vezetékben uralkodó nyomást a 114a illetőleg 114b vezérlő szelepek útján a 17. ábrával kapcsolatban leírt dugattyúmozgással összhangban vezérli. Az 58c és 58d membránok tehát ugyanúgy térnek ki, mint a 142 és 144 dugattyúk, de a 118 vezérlő egység által meghatározott ütemben. Az 56f járatban lévő munkaközeg nyomása az 58c és 58d membránoknak a 19. ábrán látható helyzetében minimális (A pont). A membránok most úgy térnek ki, hogy a munkaközeg állandó térfogat mellett az 56f járatból az 56g járatba áramlik, miközben a 150 regeneratív hőcserélőből hőt vesz föl, aminek következtében nyomása növekszik (izochor állapotváltozás, A-B szakasz). Az izochor állapotváltozás végén (B pont) az 58d membrán a munkaközeget az 50a határoló lemezen és az 58d membránon keresztül érvényesülő hűtéssel összhangban állandó hőmérsékleten komprimálja (izotermikus kompresszió. B-C szakasz). Amikor az izotermikus kompresszió befejeződik (C pont), az 58c és 58d membránok kitérése folytán a munkaközeg a 150 regeneratív hőcserélőn át lehűlés és nyomáscsökkenés közben állandó térfogat mellett visszaáramlik az 56f járatba (izochor állapotváltozás, C-D szakasz). Az izochor állapotváltozás végén (D pont) az 58c membrán kitérése folytatódik, miközben az 50a határoló lemezen és az 58c membránon keresztül érvényesülő fűtőhatás folytán a 8 13 munkaközeg állandó hőmérsékletén expandál (izotermikus expanzió, D-A szakasz). A fentiekben leírt körfolyamat most megismétlődik. A hűtőteljesítményt a 17. ábrán látható 152 hőcserélőnek megfelelő 160a hőcserélő szolgáltatja. Mint látható, a találmány szerinti táskákból fölépített Stirling-hűtőgép alapvető előnye, hogy a hőátadás — ellentétben a hagyományos nagyfordulatszámú dugattyús gépekkel — a hőhordozó közegekkel program szerint mozgatott és így adott esetben kis löketszámú membránokon keresztül megy végbe, amelyeknek hőátadó felülete ugyanakkor viszonylag nagy. így a hőátadási folyamatok lassúságát a hőátadó felületek nagy méretei kiegyenlítik, ellentétben a dugattyús gépekkel, ahol a hőátadásnak viszonylag nagy fcrdulatszám mellett kis hengerfelületeken keresztül kellene végbemennie. Így a kompreszszió és expanzió viszonylag jobban megközelítheti az állapotváltozás izotermikus jellegét, vagyis a hatásfok elméletileg elérhető értékét. Valójában a találmánnyal válik lehetővé a Stirling-hűtőkörfolyamat gyakorlati megvalósítása, ami mindezideig csak elméleti lehetőség volt. További előny, hogy a 118 vezérlő egység átállításával a hőáramlás ellentétes irányúvá tehető, tehát hűtőgép üzemről egyszerűen át lehet térni hőszivattyús üzemre, amire a berendezésnek a rajzon látható szimmetrikus felépítése ad lehetőséget, és amire a fentiekben már céloztunk, amikor a 160a és 160b hőcserélők azonos kivitelét említettük. A hűtőgép üzemről a hőszivattyús üzemre való áttérés azt jelenti, hogy a rendszerből nem hőt vonunk ki, hanem hőt vezetünk be. Az áttérést a 18. ábrán a 160a és 160b hőcserélők mellett föltüntetett ellentétes irányú nyilak érzékeltetik. A 118 vezérlő egység átváltásra alkalmas kialakítása a hidraulikus vezérlő rendszerek területén nyilván egyszerű tervezési feladat, amelynek részleteire itt nem kell kitérnünk. Az átváltási lehetőségnek egyébként klímatechnikai alkalmazás esetén van különös jelentősége, amikor nyári hűtésen kívül téli hőszivattyús fűtési igény is fölmerülhet. A fentiekben leírt Stirling-hűtőkörfolyamat megvalósítható úgy is, hogy' a 162 táskák mindkét 50a és 50b határoló lemezében alkalmazunk membránokat. Ezzel csökkenthetjük a membránok kitérését, tehát növelhetjük élettartamukat. A 116a és 116b tároló tartályok itt is elmaradhatnak, ha párhuzamosan kapcsolt több 90 központi egységet alkalmazunk és ezeket például a 118 vezérlő egység által egymással összhangban szabályozzuk. Ezzel itt is biztosíthatjuk, hogy a különböző 104a és 104b vezetékekben az áramlások pulzálása egymást kioltja. A 23—28. ábrákon azt mutatjuk be, hogy hogyan lehet a találmány szerinti táskák at-14 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
