186726. lajstromszámú szabadalom • Hibrid kompressziós-abszorpciós eljárás és berendezés hőszivattyúk, vagy hűtőgépek üzemeltetésére
1 186 726 2 A találmány szerinti eljárás és az eljárás megvalósítására szolgáló berendezés igen nagy eló'nye, hogy a hőszivattyú felhasználási területét nagyon széles körben terjesztettük ki, mert a mélyhűtési feladatoktól a fűtési feladatokig mindenütt energetikailag előnyösebb üzemeltetést biztosítunk, mint az eddigi hasonló célra alkalmazott berendezések. A találmány tárgyát képező berendezés további előnye az, hogy az alkalmazott oldat koncentráció viszonyaitól függően a megoldandó feladathoz nagyon rugalmasan illeszthető, mi által igen optimális üzemi jellemzőket tudunk elérni. A találmány szerinti eljárást, valamint az eljárás megvalósítására szolgáló berendezést rajz alapján ismertetjük részletesen. A rajz a találmány tárgyát képező hibridhűtőgép, ill. hőszivattyú lehetséges kapcsolási vázlatait ábrázolják. A rajzon az 1. ábra egy önmagában ismert hőszivattyú alapkapcsolását ábrázolja vázlatosan, a 2. ábra a találmány tárgyát képező hibrid-hőszivattyú alapkapcsolását szemlélteti vázlatosan, a 3. ábra a találmány szerinti hibrid-hőszivattyú egy további lehetséges kiviteli alakját szemlélteti, a 4. ábra a találmány szerinti hibrid-hőszivattyú egy további kiviteli változatát szemlélteti vázlatosan. Egy önmagában ismert hőszivattyú alapkapcsolását az 1. ábra szemlélteti. A 4 kigázosítóban játszódik le a hőelvonás változó hőfoklefutás mellett. A hűtendő közegből elvont hő az oldat hűtőközeg komponensének jelentős részét gőzfázisba viszi át, kiűzve ezzel az oldatból, fedezve az ehhez szükséges oldás és párolgáshőt. A 4 kigázosítóban k‘ét fázisú áramlás jön létre a 2 belső hőcserélő felülete mentén a gőzfázis aránya egyre nő. Ezzel együtt, az oldatok törvényszerűségeinek megfelelően az áramló rendszer hőmérséklete növekedik. A 4 kigázosító hűtési igényének megfelelő alacsony nyomását a 3 nyomáscsökkentő szelepen vagy szereivé* nyen való átáramlás biztosítja. A 4 kigázosítóból kilépő kétfázisú keverék az 5 fázisbontóba kerül, ahol a folyadék és a gőzfázis szétválasztásra kerül. A folyadék a 6 folyadékszivattyú segítségével a 2 belső hőcserélőn keresztül az 1 oldóba kerül ismét kapcsolatba a gőzfázissal. A gőzfázis a 7 rektifikátoron keresztül a 8 kompresszorba jut, amely azt az oldó magasabb nyomására sűríti össze. Az 1 oldóban történik a gőzfázis és a szegényoldat keverése a hűtőközeg oldódása az oldószerben, a párolgáshő és az oldáshő elvonása változó hőfok paraméterek mellett. A 4 kigázosítók esetében már elmondott konstrukciós elveket alkalmazva, a változó hőfokmezők egyértelműen a 2 belső hőcserélő felületéhez rendelhető, tehát a leadott hő valóban változó hőfokparaméterek mellett hasznosítható. A 2 hőcserélő a gép termikus hatásfokának fokozására szolgál. A 2. ábra találmány tárgyát képező hibrid hőszivattyú alaptípusát ábrázolja. Amint a 2. ábrából látható, a berendezés, amelyben egy oldószerből és egy benne oldódó hűtőfolyadékból álló munkaközeg kering, hőcserélőként egy 1 abszorbert és egy 4 kiűzőt tartalmaz. Az 1 abszorber és a 4 kiűző közé egy 2 belső hőcserélő hőmérséklet- 4 váltó, és egy 3 nyomáscsökkentő expanziós szelep (célszerűen fojtószelep) van beépítve. A 4 kiűző mögött egy 2 belső hőcserélő található, amelyben a 4 kiűzőből távozó munkaközeg az 1 abszorberből kilépő oldattal elLnáramban mozog, és amelyből a munkaközeg útja egy mechanikus 8 kompresszorhoz vezet, amelynek kimenete az 1 abszorberrel van összekötve. A berendezés működési módja a következő: Az 1 abszorberből kilépő oldat keresztül áramlik a 2 belső hőcserélő egyik oldalán és a 3 nyomáscsökkentő expanziós szelepen. A 3 nyomáscsökkentő expanziós szelepen keresztül kis nyomású oldat jut a 4 kiűzőbe, amely a hűtendő közegből hőt von el. A hűtendő közegből elvont qg hőmennyiség hatására hűtőfolyadék és oldószer megy át a munkaközeg gőzfázisába, tehát ez a hőmennyiség kiűzi az oldatból a hűtőfolyadékot, és elpárologtatja az oldószer egy részét azíltal, hogy az ehhez szükséges párolgáshőt biztosítja. így a 4 kiűzőben kétfázisú áramlás lép fel, ahol is a 4 kiűző úgynevezett „száraz” konstrukciójú kialakítása nvatt - amelyet a hőcserélő belépése és kilépése között a munkaközeget meghatározott pályára kényszerítő te előelemek, úgymint lemezek vagy csövek jellemeznek - a gőzfázis részaránya a hőcserélőfelület mentén folyamatosan és definiáltán nő. Ennek függvényében az áramló rendszer hőmérséklete az oldatok törvényszerűségeinek megfelelően, emelkedik. A 4 kiűzőből kilépő kétfázisú keverék a 2 belső hőcserélő másik oldalán keresztül a 8 kompresszorba jut, amely a kétfázisú munkaközeget qk mechanikai munka befektetésével az 1 abszorber magasabb nyomásszintjére komprimálja. A nagynyomású folyadék-gőz keverék a kompresszorból 8 újra az 1 abszorberbe áramlik vissza, ahol a gőzfázis párolgáshője és a hűtőfolyadék oldódási hője tehát a q0 hőmennyiség változó hőmérsékletlefutás mellett elvonásra illetve fűtési célokra felhasználásra kerül. A 4 kiűzőnél alkalmazott konstrukciós elveknek az 1 abszorberben való alkalmazása esetén az i abszorber felülete mentéhez is egyértelműen hozzárendelhető egy definiáltán változó hőmérséklettartomány, tehát a leadott hő valóban változó hőmérsékleti paraméterek szerint hasznosítható. A 2 belső hőcserélő alkalmazása a berendezés tern likus hatásfokát javítja. Ezért a találmány tárgyát képező berendezéseknél a 4 kiűzőből kilépő kétfázisú munkaközeg fázisai nem kerülnek szétválasztásra, hanem — a 2 belső hőcserélőn történő áthaladásuk után — együtt és egyidejűleg jutnak a 8 kompresszor munkaterébe, ahol a kompresszió mellett az oldatok termodinamikája által meghatározott f zikai folyamatok is lejátszódnak. A találmány szerinti megoldás esetében a folyadékfázis a gőzfázis mellett két, egymástól eltérő formában is jelen lehet. Egyrészt oldási folyamat eredményeként : folyadékfázis sajátos, folyékony formájában fordulhat dő. Másrészt viszont a gőzben lévő aerosol formájában is jelen lehet. Ehhez a második változathoz természetein egy alkalmas szivattyú és egy porlasztó is szükséges. Ennek a „nedves” kompressziónak egyik, nagyon jelentős előnye, hogy a kompresszió folyamata alatt a munkaközeg gőzfázisának és folyadékfázisának keveredése, és a gőz oldatba való átmenete a nyomásemelkedéssel párhuzamosan játszódnak le, miközben a gőzfázis ;s a folyadékfázis áz idő és a reakció sebességek függvé5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
