DE2754783A1

DE2754783A1 - Einrichtung zum erzeugen von kaelte durch ausnutzung von abwaerme

Info

Publication number: DE2754783A1
Application number: DE19772754783
Authority: DE
Inventors: Von Kreudenstein Emil Spreter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-08
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1979-06-13
Also published as: DE2754783C2; US4192148A

Description

E.Spreter von K.f*uconcte:^;.n, 3026 Fbenhausen Einrichtung zum Erzeugen von Kälte durch Ausnutzung von Abwärme

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erzeugen von Kälte durch Ausnutzung von Abwärme unter Verwendung einer Kältemaschine mit einem Dampfstrahlapparat, die mit einem sogenannten Einstoff-Kältemittel arbeitet.

In der Industrie wie auch bei anderen Wärmeprozessen fallen häufig große Mengen Wärme niedriger Temperatur an, die meist nicht genutzt, sondern durch Kühlung an die Umgebung abgegeben werden. Eine geeignete Methode für die Verwertung solcher Wärmemengen ist der Betrieb von Kältemaschinen. Dazu kommen im Prinzip sowohl Zweistoff-Kältemaschinen (z.B. Amoniak/Wasser) als auch Kältemaschinen mit Einstoff-Kältemitteln in Frage. Sowohl die bekannten Systeme mit Zweistoff-Kältemitteln als auch die Systeme mit Einstoff-Kältemitteln haben aber den Nachteil, daß zusätzlich zu der als Abwärme vorhandenen Energie noch mechanische oder elektrische Energie zum Umwälzen des Kältemittels bzw. zum Wiedererhöhen des Druckes des Kältemittels benötigt wird.

Es ist auch bekannt, für die Ausnutzung von Abwärme Kältemaschinen mit Strahlkompression zu verwenden, die mit organischen Kältemitteln arbeiten und Wärmequellen ausnutzen können, deren Temperaturen bis unter 8O⁰C liegen. Gründe für die Schaffung solcher Kältemaschinen sind die niedrigen Wärmekosten und die einfache Konstruktion (z.B. in der Zeitschrift "Kältetechnik-Klimatisierung" Heft 3/1971 ist über Untersuchungen an solchen Kältemaschinen mit Strahlkompression berichtet). Aber auch diese an sich vorteilhaft« Kältemaschinen mit Strahlkompression haben den Nachteil, außer der Abwärme noch elektrische Energie für Pumpen zu benötigen.

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Ausgehend von diesen bekannten Kältemaschinen mit Dampfstrahlkompression wurde eine Einrichtung zur Erzeugung von Kälte durch Ausnutzung von Abwärme bekannt, die zum Betrieb der gesamten Kältemaschine nur die dem Kältemittel als Wärme zugeführte Energie verwendet.

Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, aufbauend auf diesem Prinzip eine besonders vorteilhafte Einrichtung dieser Art zu schaffen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe unter Verwendung eines Wärmetauschers zum Zuführen der Abwärme zum Kältemittel, eines Flüssigkeitsstrahlapparates, eines Kühlers zum Kühlen des Kältemittels, eines Drosselventils zum Expandieren und Abkühlen des Kältemittels gelöst durch eine Dampfpumpe zum Absaugen des Kältemittels aus dem Flüssigkeitsstrahlapparat, die so hoch über dem Flüssigkeitsniveau im Wärmetauscher angeordnet ist, daß das Arbeitsvermögen des Kältemitteldampfes ausreicht, das in der Venturidüse der Dampfpumpe angesaugte Kältemittel in den Wärmetauscher zu drücken und durch ein in Strömungsrichtung des Kältemitteldampfes vor der Dampfpumpe angeordnetes wechselweise schließendes Doppelventil, das den hochgespannten Kältemitteldampf rhythmisch unterbrochen der Dampfpumpe zuführt.

In der als Beispiel dargestellten Einrichtung bezeichnet 1 einen Wärmetauscher, der die Wärme dem Kältemittel zuführt, 2 bezeichnet eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (Ejektor) zum Absaugen des Kältemitteldampfeslaus einem Gegenstrom-Wännetauscher 3,4 eine Dampfpumpe, 5 einen Kühler, 6 ein Drosselventil, 7 den Verdampfer, 8 eine Dampfleitung, 9 eine Flüssigkeitsleitung, 10 Absperrorgane, 15 die Rückleitung von der Dampfpumpe 4 zum Kühler S und Wärmetauscher 1.

Die Einrichtung arbeitet.wie folgt: In dem Wärmetauscher 1 wird durch die zugeführte Wärme aus dem flüssigen Kältemittel ein hochgespannter Kältemitteldampf erzeugt, der über die Leitung 8 der Dampfpumpe 4 zugeführt wird. Diese Pumpe saugt aus der Flüssigkstrahlpumpe 2 Flüssigkeit an und fördert sie wieder über die Leitung 15 unter Druck in den Wärmeaustauscher 1. Die Flüssig

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g 9 mit

strahlpumpe 2 wird Über den Kühler 5 und die Leitung unter Druck stehendem kalten Kältemittel gespeist und saugt aus dem Gegenstrom-Wärmetauscher 3 verdampftes Kältemittel an. Das Drosselventil 6 wird ebenfalls über den Kühler 5 und die Leitung 9 mit unter Druck stehendem kalten Kältemittel versorgt, das dann im Verdampfer 7 unter Aufnahme von Wärme verdampft. Die Ventile 10 dienen nur als Absperrorgane und haben mit der Funktion der Einrichtung an sich nichts zu tun.

Vergleicht man die Verdampfungswärme von beispielsweise Frigen 11 mit rund 40 kcal/kg mit der Verdampfungswärme von Wasser (H₂O) mit rd. 650 kcal/kg, so erkennt man, daß die Arbeitsleistung von Kältemitteldampf allein nicht ausreicht, um flüssiges Kältemittel direkt gegen den Druck im Wärmeaustauscher 1 in diesen zu fördern. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Einspeisung von Kältemittel in den Wärmetauscher 1 durch die besondere Anordnung einer Dampfpumpe erreicht. Die Dampfpumpe 4 ist eine Kombination von Injektor und Pulsometer. Sie besteht im wesentlichen aus einem federbelasteten Dampfventil 11, einer Dampfdüse 12, einer Venturidüse 13 und einem Rückschlagventil 14. Sie arbeitet wie folgt:

Die Dampfpumpe 4 ist unter Ausnutzung des Gesetzes über kommunizierende Röhren so hoch über dem Flüssigkeitsniveau des Wärmetauschers 1 angeordnet, daß das Arbeitsvermögen des Kältemitteldainpfes ausreicht um das in der Venturidüse 13 angesaugte kalte Kältemittel in den Wärmetauscher 1 zu drücken. Durch das federbelastete Doppelventil 11 wird die Dampfzufuhr zur Venturidüse 13 in dem Augenblick unterbrochen, in dem die angesaugte Flüssigkeit aus der Venturidüse 13 über das Rückschlagventil 14 in die Leitung 15 ausgestoßen worden ist.Das Rückschlagventil 14 schließt und der noch vorhandene Dampf kondensiert, wodurch ein Unterdruck in der Venturidüse 13 entsteht, durch den neues Kältemittel angesaugt wird. Nach Füllung der Venturidüse 13 öffnet sich das Dampfventil 11 wieder und der neue Arbeitstakt beginnt.

Es ist selbstverständlich möglich, zwecks Erreichung einer annähernd gleichmäßigen Kältemittelförderung zwei oder mehrere Dampfpumpen, die in ihrem Arbeitstakt versetzt sind, in der erfindungsgemäßen Einrichtung vorzusehen.

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Claims

Patentanspruch f~\ 2 7 5 A 7 8 3

Einrichten zum Erzeugen von Kälte durch Ausnutzung von Abwärme unter Verwendung einer Kältemaschine, die zum Betrieb nur die dem Kältemittel als Abwärme zugeführte Energie verwendet, mit einem Wärmetauscher zum Zuführen der Abwärme zum Kältemittel, einem Flüssigkeitsstrahlapparat, einem Kühler zum Kühlen des Kältemittels, einem Drosselventil zum Expandieren und Abkühlen des Kältemittels, gekennzeichnet durch eine Dampfpumpe (4) zum Absaugen des Kältemittels aus dem Flüssigkeitsstrahlapparat (2), die so hoch über dem Flüssigkeitsniveau (FL.N.) im Wärmetauscher (1) angeordnet ist, daß das Arbeitsvermögen des Kältemitteldampfes ausreicht, das in der Venturidüse(13) der Dampfpumpe (4) angesaugte Kältemittel in den Wärmetauscher (1) zu drücken und durch ein in Strömungsrichtung des Kältemitteldampfes vor der Dampfpumpe (4) angeordnetes wechselweise schließendes Doppelventil (11), das den hochgespannten Kältemitteldampf rythmisch unterbrochen der Dampf pumpe (4) zuführt.

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ORIGINAL INSPECTED