188506. lajstromszámú szabadalom • Berendezés hűtőközeg, főképpen ammónia kondenzációs hulladékhőjének hasznosítására
1 188 506 2 A találmány tárgya berendezés hűtőközeg, főképpen ammónia kondenzációs lnilladékhőjének víz vagy egyéb közeg felmelegítésével végzett hasznosítására, összetett hőcsere folyamat révén. Az általánosan alkalmazott kompresszoros hűtőkörfolyamatokban résztvevő hűtőközeg kondenzálásakor minden esetben jelentős hőmennyiséget ad le a kondenzációs hőmérsékletnél alacsonyabb hőfokszinten levő környezetnek, levegőnek, víznek vagy egyéb közegnek. Ezen kondenzációs hő azonban az esetek többségében a kompresszoros hűtőkörfolyamatokban nem hasznosítható, minek folytán elvész és hulladékhőnek tekintendő. A hűtési technika jelenlegi színvonalán és az energiagazdálkodás adott, világszerte ismert helyzetében szükségszerű, hogy ezen kondenzációs hő, azaz a hűtőkörfolyamat hulladékhője minél nagyobb mennyiségben és minél magasabb hőfokszinten hasznosításra kerüljön mellett, hogy a hűtőkör folyamatban résztvevő hűtőközeg esetleges mérgező, üzembiztonsági vagy munkavédelmi szempontokból káros hatása ne kerüljön kapcsolatba a hőhasznosító közeggel, pl. vízzel, minek folytán az bármilyen célú felhasználásra megfelelő legyen, vagyis hasznosítása ne legyen bekorlátozva. A kondenzációs-hulladékhő hasznosítását tűzte ki célul a 177.598 számú magyar szabadalmi leírásban ismertetett berendezés, mely bár megoldotta a nagymérvű és megfelelő magas hőfokszinten való hasznosítást, de ugyanakkor, amennyiben a hűtőkőrfolyamat egészségre ártalmas hűtőközeggel (általában ammónia) működik, akkor az előírások, így pl. ahazaiMSZ 11101 sz. szabvány tiltják annak használatát, mely szerint közvetlen "lőcsere nem engedhető meg az ammónia és az emberi felhasználására kerülő közeg, sőt légkondicionálásra használt más közeg p!. víz között. Ezen veszélyes helyzet kiküszöbölését biztonsági automatika alkalmazásával kívánja megoldani és pedig pH-mérővel, elektromos vezetékkel kapcsolódó motorikus átváltószelep működtetésével védelmet nyújtani az ammónia—víz hőcsere során bekövetkező ammónia szivárgással szemben. Jelen találmány egyszerű eljárással, összetett különleges hőcsere folyamattal üzemeltethető, egyszerű telepítésű berendezéssel, külső mechanikai munka befektetése nélkül valósítja meg bármely, még káros tulajdonságú vagy azzal érintkező közegből keletkező hullaaékhő, így pl. ammónia (NH3) alkalmazása esetén is a fűtőközeg hulladékhőjének hasznosítását, melynek foganatosítására való berendezésnél az egymástól elkülönítéssel kialakított terekben áramoltatott hűtőközeg es a fciruelegítendő víz vagy egyéb közeg közötti hőcserét az elkülönített terekbe benyúló, önmagában zárt terű elemekben, célszerűen csőalakű terekben levő közvetítőközeg révén biztosítja és a közvetítőközeg a hőcsere folyamán folyadék és gőz fázisában egyaránt részt vesz. A találmány szerinti hulladékhő hasznosító berendezést, annak példaképpen! kiviteli alakjában szemléltető csatolt rajzokkal kapcsolatos alábbi leírás ismerteti bővebben. Ä rajzokon az 1. ábra a hőcserét közvetítő közeget befogadó egyik csőalakú elemét mutatja metszetben, a 2. ábra a berendezést függőleges metszetben szemlélteti vázlatos ábrázolásban, a 3. és 3a ábrák a berendezés másik kiviteli példáját mutatják hossztengelye menti és harántmetszetben, végül a 4. ábra a 3. ábra szerinti kivitel sorozatbani elrendezését és kapcsolását szemléltető vázlat. A hőcsere során az elkülönített, zárt és a hűtőkörfolyamathoz kapcsolódó 1 térben levő ill. bevezetett kondenzálódó 2 hűtőközeg pl. ammónia kondenzációs hőjét az 1 terhe benyúló, önmagában zárt csőalakú 3 térben folyadékával egyensúlyban levő 4 közvetítő közegnek adja át és a közeg vagy közegpárok megfelelő megválasztása és mennyiségi méretezése esetén azt forrásba hozza. (1. ábra) A 4 közvetítő közeget tartalmazó önmagában zárt 3 cső terével a vizet vagy felmelegítendő közeget befogadó ill. tartalmazó elkülönített zárt 5 térbe nyúlik, mely a felmelegítendő víz vagy egyéb 6 közeg bevezetésére is felhasználásra szolgáló vezetékrendszerrel van öszszekötve. A 2 hűtőközeg pl. ammónia és a 4 közvetítőközeg közötti hőcsere hatására a közvetítőközeg forrásba jön és zárt 3 csőalakú terében hossztengelye mentén anyag és hőáramlási jelenség jön létre az 1 térből az 5 tér irányába. Ennek következtében a 4 közvetítőközeg és az 5 térben levő 6 víz vagy egyéb közeg között hőcsere jön létre, miközben a 4 közvetítőközeg kondenzálódik, majd ezt követően a zárt 3 csőaiakú térben keletkezett kondenzátum az 5 térből az 1 tér irányába áramlik a 3 csövön és eközben folyadék fázisába jut vissza. A fenti összetett, speciáiis hó'csere folyamata külső mechanikai munka befektetése nélkül folyamatosan megy végbe mindaddig, míg az 1 térben 2 hűtőközeg pi. ammónia kondenzálódása és az 5 térben a 6 víz vagy egyéb közeg áramlása fennáll. Az ismertetett összetett, speciális hőcsere folyamatában a rész-fázisokat a legelőnyösebb termodinamikai folyamatok jellemzik, nevezetesen: az 1 térben a 2 hűtőközeg pl. ammónia kondenzálódásának és a csőalakú 3 zárt térben a 4 közvetítő közeg forrásának hőcseréje, valamint a 3 csőben a 4 közvetítőközeg kondenzálódásának és a 6 közegnek hőcseréje. A hőcsere folyamata, a hűtőberendezések nagy nyomású oldalán levő hulladékhő hasznosításának nagyobb hatékonysága céljából, kiterjeszthető a nagy nyomású oldali hűtőközeg túlhevítési, kondenzációs és hűtőközeg folyadék utóhűtési hőjének hasznosítására. Az 1 tér a találmány berendezésként! megoldásaképpen több elkülönített — a 2. ábra szerint példaképpen három —, 1/a, 1/b, és 1/c részből, illetve elkülönített zárt terekből álló összetett edényrendszerként van kialakítva. A berendezés mindegyik zárt tere résztvesz a kompresszorból érkező hűtőközeg hőjének az ún. hulladékhő visszanyerésében ill. hasznosításában, melynek menete a 2. ábrát szemlélve a következőképpen megy végbe: A Ta hőfokú 2 hűtőközeg (ammónia) a zárt 1/a hőhasznosító térbe belépve a 3a 1 - 3an csövek ún. hőcsövek között és palástjuk mentén végighaladva (az ábrán ercdményvonallai jelölve), hőjének átadásával felmelegíti azok zárt terének alsó részében levő Zal hőmérsékletű 4 közvetítő közeget, úgyhogy a csövek mindegyikében az 1 ábra kapcsán ismertetett hőcsere folyamat megy \:i;gbe. A csövek végei a zártként kialakított 4/a térbe nyúlnak be, ahol a felmelegítés következtében felszálló közvetítő közeg hőcsere útján átadja hőjét az 5/a térben írvő ill. a csövek között átáramló víz vagy egyéb 6 közegnek és azt a térbe belépő t„ hőmérsékletéről tak kilépési hőmérsékletre melegítik fel. A felmelegítendő 6 közeg befogadására illetve átáramoltatására az 1/a. 1/b és 1/c tereknek megfelelően az 5/a, 5/b és 5/c terek vannak ki5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
