198329. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés oldatkörrel működő kompresszoros (hibrid) hűtőgépek vagy hőszivattyúk teljesítménytényezőjének növelésére
1 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés oldatkörökkel működő kompresszoros (hibrid) hűtőgépek, vagy hőszivattyúk teljesítménytényezőjének növelésére, amely olyan hűtőgépek vagy hőszivattyúk körfolyamatának javítását célozza, amelyekben a munkaközeget kompresszor szállítja, és ez a munkaközeg két egymásban jól oldódó különböző illékonyságú anyag keveréke. (Hibrid kompressziós-abszorpciós körfolyamat.) Ismeretes, hogy a homogén munkaközeget alkalmazó kompresszoros körfolyamatokhoz képest az oldattal működő kompresszoros körfolyamatok teljesítménytényezője bizonyos esetekben (a hőfonás és a hőfelvevő változó hőmérsékletlefutása esetén) lényegesen nagyobb lehet, ezért alkalmazásuk ilyen esetekben gazdaságos. Ugyancsak előnyös az oldatkörös körfolyamatoknál, hogy jóval nagyobb hőmérséklettartományt lehet velük egy fokozatban áthidalni. Ilyen oldattal működő körfolyamatot ír le pl. a 0021205. számú EPO szabadalom, melynek lényege, hogy a körfolyamat minden szakaszában a munkaközeg egésze (pl. gőz és folyadék) együttesen halad. A kompresszor ezért nedves gőzt szív be és bocsát ki, azaz nedves kompressziót valósít meg. A kondenzátorból kilépő nagynyomású folyadék és az elpárologtatóból kilépő nagynyomású gőz között hőcsere zajlik le. Ennek a megoldásnak hátránya, hogy a belső hőcsere mértékét az korlátozza, hogy a nagynyomású oldalon a hőcserélőben már lekondenzálódott munkaközeg lép be. Egy további ismert megoldás lényege — amelynek továbbfejlesztése lényegében a föntebb hivatkozott 0021205. számú EPO szabadalom —, az ún. Osenbrück féle megoldás, amelynek lényege, hogy a belső hőcserélőbe az elpárologtató után a munkaközegnek csak a folyadék fázisát vezetik be. Ezáltal a belső hőcserélő által nyújtott előnyöket még kevésbé lehet hasznosítani. Ismeretes, hogy adott nyomáshatárok között végrehajtott kompressziónál a munkaközeg közbenső visszahűtése csökkenti a kompressziós munkát. A visszahűtést általában a kompresszorfokozatok között végzik, vagy adott esetben elpárolgó folyadékot (pl. vizet) fecskendeznek be a kompresszorba. Hasonló meggondolások alapján irányozza elő a már hivatkozott 0021205. EPO szabadalom is a nedves kompressziót, amely a munkaközeg folyamatos visszahűtésével javítja a teljesítménytényezőt. Célunk az ismert megoldások továbbfejlesztése, a hőszivattyúk és hűtőberendezések teljesítménytényezőjének javítása. A találmány szerinti eljárás és annak megvalósítására szolgáló szerkezeti kialakítás újdonsága azon a felismerésen alapszik, hogy a belső hőcserélőben végbemenő hőcsere folyamat során - növelve az átvitt hő mennyiségét — csökkenthetjük a. kompresszió nyomásviszonyát, és ezáltal növelhetjük a berendezés teljesítménytényezőjét. (Egységnyi befektetett mechanikai munkára eső hasznos hő mennyiségét.) A fenti felismerés alapján ismert hőszivattyúk és hűtőberendezések oly módon fejleszthetők tovább a találmányunk értelmében, hogy a kondenzátor - -abszorberből még a kondenzáció, ill. az oldódás befejezése előtt kivezetjük a nedves gőz állapotú munkaközeget, és egy gőzhűtő-belső hőcserélőbe vezetjük, amelyben befejezzük mind a kondenzációt, mind az oldást. Az ily módon felszabaduló hőt a kisnyomású oldalon a folyadékhűtő belső hőcserélőből kilépő gőz továbbmelegítésére fordítjuk. További intézkedésként a nedves kompresszió megvalósítása érdekében a kompresszor előtt nedves gőz állapotú munkaközegből a folyadékfázist részben vagy egészben leválasztjuk, és fúvókák útján porlasztjuk vissza a munkaközegbe a kompresszió folyamán, adott esetben a kompresszió előtt vagy azt követőleg. A találmány tárgyát képező eljárás kompressziós-adszorpdós hőszivattyúk vagy hűtőgépek üzemeltetésére szolgál, két egymásban jól oldódó, de különböző illékonyságú közeg keverékéből álló munkaközeg alkalmazásával, amely eljárás során egy első hőcsere folyamatban hőelvonás közben egyrészt az illékonyabb komponens gőzét oldjuk a kevésbé illékony komponens folyadékában (adszorpció), másrészt a kevésbé illékony komponens gőzét lecsapatjuk (kondenzáció), majd a munkaközeg expanziója után egy második hőcsere folyamatban hőbevezetés közben egyrészt az illékonyabb komponenst legalább részben kiűzzük az oldatból (kiűzés), másrészt a kevésbé illékony komponenst legalább részber elpárologtatjuk (elpárolgás), majd ezután a munl aközeget komprimáljuk. A tilálmányunk szerinti eljárás újdonsága abban van, hogy az első hőcsere folyamatból a munkaközeget 1 ét különböző - egymástól- eltérő koncentrációjú - fázis (folyadék és gőz) keverékeként vezetjük ki. A találmány szerinti eljárás oly módon is megvalósítható hogy az első hőcsere folyamatból kilépő expanzió előtt álló kétfázisú munkaközeg, és a második hőcsere folyamatból kilépő kompresszió előtt álló munkaközeg között belső hőcserét alkalmazunk, amelynek során az első hőcsere folyamatból kilépő munkaközegben az oldást és a kondenzációt folytatjuk. A belső hőcserét két szakaszban végezzük előnyösen amelyek közül az első szakaszban fejezzük be a kondenzációt és az oldódást, és hogy ezáltal az egész munkaközeget folyadékfázisba hozzuk, míg a második szakaszban ezt a folyadékot hűtjük tovább. A talál nány szerinti eljárás továbbá oly módon is megvalósítható, hogy a kompresszor szívóvezetékébe nedves gőzt vezetünk, amelyből a kompresszió előtt a folyadékot részben vagy egészben leválasztjuk, a megmaradt száraz vagy kis nedvességtartalmu gőzt komprimáljuk, a leválasztott folyadékot pedig befecskendezzük az áramlő gőzbe. A találmány szerinti eljárás megvalósítható továbbá oly módon is, hogy a leválasztott folyadékot a kompresszió előtt és/vagy a kompresszió folyamán legalább egy nyomásszinten és/vagy a kompresszió után vezetjük vissza a gőzhöz. A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés hibrid hőszivattyú vagy hűtőgép, amely úgy van kialakítva, hogy munkaközeg-körfolyamatának kapcsolása a munkaközeg áramlásának irányában sorbakapcsolt kondenzátor-abszorbert, folyadékhűtő belső hőcserélőt, nyomáscsökkentőt, elpárologtatókiűzőt, nyomásfokozót tartalmaz, amely utóbbinak kimeneté a kondenzátorabszorber bemenetéhez van kapcsolva. A találmány szerinti hibridhőszivatiyú vagy hűtőgép újdonsága abban van, hogy a kondenzátorabszorber és a folyadékhűtő belső hőcserélő közé egy gőzhűtő belső hőcserélő vap kapcsolva. 198.329 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
