198329. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés oldatkörrel működő kompresszoros (hibrid) hűtőgépek vagy hőszivattyúk teljesítménytényezőjének növelésére
1 2 Mivel a D pont helyzetét az elpárologtató-kiűző üzemviszonyai szabják meg, gyakorlatilag nincs mód a belső hőcsere további növelésére a technika jelenlegi állásának tekinthető 0021205. számú EPO szabadalom alkalmazása esetén. Elvileg lehetne ugyan a belső hőcserét a p, nyomás növelése és/vagy a p0 nyomás csökkentése útján növelni, ez azonban teljesen értelmetlen lenne, hiszen a belső hőcserélő előnye éppen a nyomásviszony és a nyomáscsökkentésében realizálható. Találmányi gondolatunk ismeretében viszont azonnal lehetőség nyűik a belső hőcsere növelésére és a nyomásviszonynak, valamint a kondenzátor-abszorber nyomásának a további csökkentésére, illetve az ebből eredő előnyök kihasználására. Ha ugyanis a kondenzátor-abszorberből kilépő nedves gőzt bevezetjük egy belső hőcserélőbe és a kisnyomású munkaközeget melegítjük vele, akkor ezzel éppen a kívánt hatást étjük el. Ráadásul az így átvihető hőmennyiség sokki nagyobb, mint a 2.a.b. ábra szerinti 5 belső hőcserélő alkalmazásánál, ugyanis itt nem folyadék hűtéséről van szó, hanem a gőz kondenzádójáról, illetve oldódásáról, amely folyamatokban a közeg entalpiaváltozása adott hőfokváltozás mellett a folyadék entalpiaváltozásának a sokszorosa (a kétkomponensű munkaközeg nedves gőze a kondenzáció és oldás során úgy viselkedik, mint egy igen nagy. de változó fajhőjű közeg). Az itt leírt megoldás olyan hatásos, hogy lehetővé teszi egy fokozatban 80-100 °C hőmérsékletkülönbség gazdaságos áthidalását is oly módon, hogy a nyo másviszont a kompresszorhatásfok szempontjából elfogadható értékre csökkenti. A találmány egy megvalósítási módját a 7.a.b. ábr* szemlélteti, amely feltünteti a gép kapcsolási vázla tát és az elvi körfolyamatot T-s diagramban. Az A állapotú pt nyomású munkaközeg belép az 1 kondenzátorabszorberbe, ahol a Qt hőmennyiség leadása közben a munkaközeg hőmérséklete folyamatosan csökken, miközben oldódás és kondenzáció megy végbe. Ez a kettős folyamat azonban nem fejeződik be itt, hanem a B állapotú nedves gőz kilép ebből a készülékből és belép a 6 gőzhűtő belső hőcserélő nagynyomású oldalára, ahol a 06 hőmennyiség leadása közben tovább hm, és végül befejeződik a kondenzáció és az oldódás. A G állapotú (telített folyadék) munkaközeg innen átlép az 5 folyadékhűtő belső hőcserélő nagynyomású oldalára, ahol a Qs hőmennyiség leadása közben lehűl az E állapotig. Innen a közeg a 2 nyomáscsökkentőbe kerül, amely az ábra szerint expanziós szelep. Itt nyomása p0-ra csökken, továbbá a közeg egy része gőzfázisba kerül (C pont). A munkaközeg belép a 3 elpárologtató-kiűzőbe, amelyben a Q3 hőmennyiség felvétele során a gőzfázis részaránya megnő és a közeg felmelegszik. Innen a D állapotú közeg átkerül az 5 folyadékhűtő belső hőcserélő kisnyomású oldalára, ahol felveszi a nagynyomású folyadék által leadott Qs hőmennyiséget, majd az F állapotban bejut a gőzhűtő belső hőcserélő kisnyomású oldalára, ahol felveszi a nagynyomású nedves gőz által leadott Qé hőmennyiséget. Az így előmelegített K állapotú munkaközeget a 4 kompresszor a Q4 kompressziómunka bevezetésével ismét a p, nyomásszintre továbbítja. Megjegyezzük, hogy a 2 nyomáscsökkentő elem lehet expanziós gép (pl. turbina) is. Ez annyit változtat a 7.a.b. ábrán feltüntetett körfolyamaton, hogy a 2 elemben Q2 nagyságú expanziós munkát elvonunk a közegből, így a fojtás helyett munkavégzés történik. Ez a megoldás egyrészt javítja a hőszivattyú teljesítménytényezőjét, másrészt viszont költséges. Alkalmazásáról esetenként gazdaságossági számítással lehet dönteni. A találmány szerinti 8. ábra kétkomponensű közeg túlhevített gőzének izentrópikus kompresszióját ábrázolja T-s diagramban g p, és p3 nyomáshatárok között egyfokozatú közbenső visszahűtéssel a Pi nyomásszinten. A sraffozott terület (W) szemlélteti a visszahűtés hasznát, azaz a kompressziómunka csökkenését. A nedves kompresszió elvileg végtelen sok fokozatú visszahűtést jelent, tehát jelentősen csökkenti a körfolyamat munkaszükségletét. Ez a kedvező hatás azonban csak olyan mértékben érvényesül, amilyen mértékben a folyadék a kompresszorban képes követni a gőz állapotváltozását. A kompresszió során a gőzfázis térfogata csökken, ezért a gőzfázis felmelegszik, ezzel szemben a folyadékfázis hőmérséklete a nyomásnövekedés miatt alig változik. A lényegesen melegebb gőzfázis melegíti a folyadékot, amely azonban nem kerül egyensúlyba a gőzfázissal a kompresszió végéig. Az említett okból a nedves kompressziótól várt előryök csak igen korlátozott mértékben valósulnak meg, ha pusztán arra szorítkozunk, hogy a kompreszszor szívóvezetékében a két fázist együtt áramoltatj uk. találmányunk erre a problémára is megoldást javasol. Minthogy a munkaközeg csak igen rövid ideig tartózkodik a kompresszorban, a folyadék és a gőzfázis hőmérséklete csak akkor tud egymáshoz közel kér tini, ha a hőátadáshoz elegendően nagy felület áll rendelkezésre. Ebből következik, hogy a folyadékot finom cseppek formájában célszerű a gőzáramba jutlatni. Ennek a találmány szerinti megoldásnak egyik lehetséges kivitelét tünteti fel a 9. ábra. Itt a kompreszszor előtt a vezetékben a 7 folyadékleválasztó a folya lékfázist részben vagy egészben leválasztja, a gőz a 13 gőzvezetéken halad tovább a kompresszor felé, a 8 szivattyú pedig a 14 folyadékvezetéken és a 9 fúvókákon keresztül a leválasztott folyadékot a gőzára nba beporlasztja. A nedves kompresszió megvalósítására kevésbé jöhetnek szánűtásba a dugattyús kompresszorok, minthogy ezeknél fennáll a folyadékhűtő veszélye. Ebből következik, hogy itt főleg rotációs kompreszszcrokat célszerű alkalmazni. A kompresszor gyorsan forgó elemei viszont a kompresszió során a ko npresszorház falára csapják ki a gőzáramba bevezetett folyadékot, így a finom porlasztással előállított nagy folyadékfelület erősen lecsökken. A fenti probléma megoldására a találmány alapján javasoljuk a 10. ábrán látható kapcsolást, amely a 9. ábrán láthatóhoz képest tökéletesítést jelent. Itt a szí /attyú által szállított folyadékot nemcsak a kompresszor előtt, hanem részben a kompresszió folyamán a 10 fúvókák segítségével porlasztjuk be a gőzáramba A 10 fúvókákat beépíthetjük a kompresszorházbá, de az is elképzelhető, hogy a forgórész tengelyének fmataiban helyezkednek el. Az utóbbi esetben a por-198.329 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
