WO2012168078A2 - Cooling by steam jet generation - Google Patents
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- F25B1/08—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of jet type, e.g. using liquid under pressure using vapour under pressure
Definitions
- the invention relates to a steam jet cooling machine for evaporation of a refrigerant Ver by means of a negative pressure using a steam jet of a blowing agent.
- the dung OF INVENTION ⁇ further relates to a method for operating a steam jet ejector chiller.
- the invention may in particular for Küh len of household appliances, such as air conditioning, in particular home appliances such as refrigerators, freezers, etc., are used, but also for cooling of or on vehicles, for example, as air conditioning of a motor vehicle.
- steam jet cooling machines are known in which cold is generated by boiling water used as a cooling liquid at low pressure in an evaporator and thereby cools the remaining liquid in the evaporator water.
- This negative pressure is generated by means of a steam jet nozzle fluidically connected to the evaporator.
- Vaporous water as a blowing agent which is conducted at a high speed through a steam jet nozzle ⁇ USAGE to the steam jetting nozzle ⁇ det. Due to the high speed of the propellant in the steam jet nozzle there arises a Un tertik, since the total pressure in the steam jet refrigerator remains constant.
- the negative pressure in the steam jet nozzle serves to generate the negative pressure in the evaporator connected to the steam jet nozzle.
- the negative pressure that can be reached in the evaporator is limited by the vapor pressure of the water.
- a steam jet chiller for evaporating a refrigerant by means of a negative pressure using a steam jet of a blowing agent, wherein the blowing agent is an ionic liquid.
- An ionic liquid has the advantage that it has only a very low vapor pressure, so that it is possible to achieve particularly low pressures (high overpressure) with the steam jet nozzle.
- the working range of a steam blast chiller can be widened, thus increasing its cooling capacity.
- a simple construction of a conventional steam jet refrigeration machine can be maintained.
- the ionic liquid contains liquid salt or liquid salts.
- the ionic liquid may contain, in particular cationic salts and / or anio ⁇ African salts.
- a cationic salt which in particular may be alkylated, may in particular comprise imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, guanidinium, uronium, thiouronium, piperidinium, morpholinium, ammonium and / or phosphonium.
- ammonium and its derivatives may also be dispensed with.
- Suitable anions or anionic salts are, in particular, halides and more complex ions, such as tetrafluoroborates, trifluoroacetates, triflates, hexafluorophosphates, phosphinates and / or tosylates.
- Organic ions such as, for example, imides and amides, can also be anions or anionic salts.
- the ionic liquids are typically thermally stable, non-flammable and have a very low, barely measurable vapor pressure.
- the solubility in water or organic solvents can be largely determine freely.
- the melting point and the viscosity By appropriate functional groups they can be synthesized as acids, bases or ligands.
- the refrigerant is a liquid ⁇ ness with a lower boiling point than water.
- the refrigerant may also be an ionic flues ⁇ stechnik, in particular the same ionic liquid, which is already used as the propellant.
- the refrigerant comprises alcohol, in particular ethanol.
- Alcohol is low-boiling, inexpensive and (especially in the form of ethanol) not toxic.
- the propellant is heavier than the refrigerant.
- the devismit ⁇ tel can settle in its liquid state of aggregation bottom side, in particular in an evaporator, and so particularly easy to be transported to the steam jet.
- blowing agent and the refrigerant are immiscible, i. do not form a mixture.
- a separation in its liquid state, in particular in an evaporator, can be achieved easily.
- the steam jet chiller comprises at least the following components: (i) a jet nozzle having a blowing agent port, a suction port and a mixed flow outlet, (ii) a condenser connected to the mixed flow outlet of the jet nozzle, and (iii) one with the liquefier wherein the evaporator has a blowing agent outlet and a refrigerant outlet, wherein (iv) the blowing agent outlet is connected via a conveying unit to the blowing agent port of the jet nozzle and the refrigerant outlet is connected to the suction port of the jet nozzle.
- This Ausgestal ⁇ tion allows a simple and effective construction of a steam jet refrigerator.
- the condenser may be connected to the evaporator, in particular via a valve.
- the evaporator is designed as a heat exchanger.
- the steam blast chiller can be easily used as a flexible refrigeration unit.
- the propellant located in the evaporator is used as a heat exchange medium ⁇ bar. It is therefore not used in the evaporator directly cooled by the heat of vaporization heat extracted refrigerant as a heat exchange medium.
- This has the advantage that the blowing agent is due to the heat exchange at an elevated temperature relative to the refrigerant, which facilitates evaporation of the blowing agent in the jet nozzle.
- the invention can be used in particular for cooling household appliances, eg air conditioning systems, in particular domestic appliances such as refrigerators, freezer devices, etc.
- the invention is not limited thereto and may, for example, also for vehicles, eg for air conditioning systems of trains or motor vehicles, are used.
- the object is further achieved by a device, wherein the device has at least one steam blast chiller on ⁇ , in particular as a refrigeration device or a refrigeration unit.
- the device may be, for example, a domestic appliance, in particular a domestic appliance, or a vehicle.
- the object is also achieved by a method for Betrei ⁇ ben a steam blast chiller using a refrigerant and a propellant, wherein the propellant is an ionic liquid.
- This gives the same advantages as the steam blast chiller.
- the method can also be designed analogously to the steam blast chiller ⁇ the.
- the figure shows teniklauf to a possible design of a steam-jet refrigeration unit 1 Inventive ⁇ proper with its associated coldest.
- a conveying unit pumps in the form of a pump 2maschinemit ⁇ tel in the form of an ionic liquid F with high pressure from an evaporator 3 5.
- the evaporator 3 are located at a blowing agent port 4 of a nozzle, the ionic liquid F and a refrigerant K in the form of alcohol.
- the ionic liquid F is a drive nozzle (o.Abb.) Gelei ⁇ tet in the form of a Laval nozzle from which the ionic liquid F with high overall speed as steam in a mixing chamber 5a of the Strahldü ⁇ se 5 exits and generates a high negative pressure there.
- This negative pressure is not limited by the (practically negligible) vapor pressure of the ionic liquid F.
- the mixing chamber 5a is fluidically connected to a refrigerant outlet 8 of the evaporator 3 via a fluid line 6 connected to a suction connection 7, specifically with the area of the evaporator 3 containing the refrigerant K.
- the vaporized refrigerant K is sucked via the fluid line 6 into the mixing chamber and mixed there with the vaporized ionic liquid F.
- the resulting mixed jet F, K is in a downstream diffuser of the jet nozzle 5, which also acts as Gemischtstromauslass 12, delayed.
- the mixed jet F, K is passed on to the mixed flow outlet 12 further into a condenser 9.
- This can be embodied, for example, as a heat exchanger or as a mixed condenser.
- the condenser 9 may be air-cooled and / or liquid-cooled. In the condenser 9, the mixed jet F, K is liquefied or condensed.
- the resul ⁇ animal condensate F, K from the ionic liquid F and the refrigerant K is forwarded to a valve 10 and expanded there.
- the valve 10 is followed by the evaporator 3, in which the condensate F, K runs.
- the condensate F, K separates, with the heavier ionic liquid F sinking down.
- a propellant connection 13 via which a connection line 11 to the pump 2 is connected.
- the fluid line 6 is at an upper portion of the evaporator 2 connected to which vaporous refrigerant K is located.
- the evaporator 3 can be used in a variant as a heat exchanger, for example by a separate or secondary cooling circuit S through the evaporator. 3 runs, with a coolant M flows in the secondary cooling circuit S.
- the o.ä. Coolant M cooled by the evaporator 3 can be conveyed to a device to be cooled (for example, an air conditioner or a refrigerator, etc.).
- the secondary cooling circuit S may in particular be in a heat exchange with the ionic liquid F as a heat exchange medium, but alternatively or additionally with the refrigerant K.
- the steam jet cooling machine 1 shown has as a further advantage that only the pump 2 is a movable part in operation and the steam jet cooling machine 1 is therefore effective, simple, inexpensive and low maintenance.
- the components of the steam jet cooling machine may also be present several times, for example as parallel or cascaded refrigeration circuits.
- the steam jet refrigeration machine may be a multi-stage steam jet refrigerator.
- ionic liquid and a refrigerant which are miscible with each other.
- the condensate is then composed of a corresponding Mi ⁇ research of the ionic liquid and the refrigerant, whereby a separation of these components in the evaporator, at least partially is effected by that the refrigerant evaporated by the dependent tertik, the ionic liquid is not.
- a mixed liquid can be provided in the evaporator with a high concentration of the ionic liquid. This mixed liquid with the high concentration of ionic liquid can then as propellant to the
- Blasting nozzle 5 are transported.
- a boiling point of the refrigerant ⁇ is lower than a boiling temperature of the propellant.
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Abstract
Description
Beschreibung description
Kühlung durch DampfStrahlerzeugung Die Erfindung betrifft eine DampfStrahlkältemaschine zum Ver dampfen eines Kältemittels mittels eines Unterdrucks unter Verwendung eines DampfStrahls eines Treibmittels. Die Erfin¬ dung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Dampf Strahlkältemaschine. Die Erfindung kann insbesondere zum Küh len von Hausgeräten, z.B. Klimaanlagen, insbesondere Haushaltsgeräten wie Kühlschränken, Gefriervorrichtungen usw., verwendet werden, aber auch zur Kühlung von oder an Fahrzeugen, z.B. als Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Es sind DampfStrahlkältemaschinen bekannt, bei denen Kälte dadurch erzeugt wird, dass als Kühlflüssigkeit verwendetes Wasser bei Unterdruck in einem Verdampfer siedet und das in dem Verdampfer verbleibende flüssige Wasser dadurch abkühlt. Dieser Unterdruck wird mit Hilfe einer mit dem Verdampfer fluidisch verbundenen DampfStrahldüse erzeugt. An der Dampfstrahldüse wird als Treibmittel dampfförmiges Wasser verwen¬ det, das mit einer hohen Geschwindigkeit durch eine Dampf¬ strahldüse geleitet wird. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Treibmittels in der DampfStrahldüse entsteht dort ein Un terdruck, da der Gesamtdruck in der DampfStrahlkältemaschine konstant bleibt. Der Unterdruck in der DampfStrahldüse dient zum Erzeugen des Unterdrucks in dem mit der DampfStrahldüse verbundenen Verdampfer. Der Unterdruck, der maximal in dem Verdampfer erreicht werden kann, ist durch den Dampfdruck de Wassers begrenzt. Damit ist praktisch eine Grenze einer Pump leistung vorgegeben, die gleichzeitig auch eine untere Tempe raturgrenze für das in dem Verdampfer verbleibende flüssige Wasser und damit für eine Kühlleistung der DampfStrahlkälte¬ maschine darstellt. Dies führt zu einem begrenzten Arbeitsbe reich der DampfStrahlkältemaschine . The invention relates to a steam jet cooling machine for evaporation of a refrigerant Ver by means of a negative pressure using a steam jet of a blowing agent. The dung OF INVENTION ¬ further relates to a method for operating a steam jet ejector chiller. The invention may in particular for Küh len of household appliances, such as air conditioning, in particular home appliances such as refrigerators, freezers, etc., are used, but also for cooling of or on vehicles, for example, as air conditioning of a motor vehicle. There are steam jet cooling machines are known in which cold is generated by boiling water used as a cooling liquid at low pressure in an evaporator and thereby cools the remaining liquid in the evaporator water. This negative pressure is generated by means of a steam jet nozzle fluidically connected to the evaporator. Vaporous water as a blowing agent which is conducted at a high speed through a steam jet nozzle ¬ USAGE to the steam jetting nozzle ¬ det. Due to the high speed of the propellant in the steam jet nozzle there arises a Un terdruck, since the total pressure in the steam jet refrigerator remains constant. The negative pressure in the steam jet nozzle serves to generate the negative pressure in the evaporator connected to the steam jet nozzle. The negative pressure that can be reached in the evaporator is limited by the vapor pressure of the water. This is practically a limit of a pumping power given, which is also a lower Tempe raturgrenze for remaining in the evaporator liquid water and thus for a cooling capacity of the steam jet cooling ¬ machine. This leads to a limited working area of the steam blast chiller.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbes¬ serte DampfStrahlkältemaschine, insbesondere mit einem höhe- ren Arbeitsbereich und/oder einer höheren Kühlleistung, bereitzustellen. It is the object of the present invention to provide a verbes ¬ serte steam jet ejector machine, in particular with a highs ren work area and / or a higher cooling capacity to provide.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An- sprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesonde¬ re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are insbesonde ¬ re the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dampfstrahlkältemaschine zum Verdampfen eines Kältemittels mittels eines Unterdrucks unter Verwendung eines Dampfstrahls eines Treibmittels, wobei das Treibmittel eine ionische Flüssigkeit ist. Eine ionische Flüssigkeit weist den Vorteil auf, dass sie einen nur sehr geringen Dampfdruck besitzt, so dass es möglich ist, mit der DampfStrahldüse besonders niedrigere Drücke (hohen Überdruck) zu erreichen. Folglich kann der Arbeitsbereich einer Dampf- strahlkältemaschine erweitert und damit deren Kühlleistung verstärkt werden. Dabei kann eine einfache Bauweise einer herkömmlichen Dampfstrahlkältemaschine beibehalten werden. Es ist eine Weiterbildung, dass die ionische Flüssigkeit flüssiges Salz oder flüssige Salze enthält. Die ionische Flüssigkeit mag insbesondere kationische Salze und/oder anio¬ nische Salze enthalten. Ein kationisches Salz, das insbesondere alkyliert sein mag, mag insbesondere Imidazolium, Pyri- dinium, Pyrrolidinium, Guanidinium, Uronium, Thiouronium, Pi- peridinium, Morpholinium, Ammonium und/oder Phosphonium umfassen. Insbesondere auf Ammonium und seine Derivate mag auch verzichtet werden. Als Anionen oder anionische Salze kommen insbesondere Halogenide und komplexere Ionen in Frage wie Tetrafluoroborate, Trifluoracetate, Triflate, Hexafluo- rophosphate, Phosphinate und/oder Tosylate. Auch organische Ionen, wie beispielsweise Imide und Amide, können Anionen bzw. anionische Salze sein. Die ionischen Flüssigkeiten sind typischerweise thermisch stabil, nicht entzündlich und weisen einen sehr niedrigen, kaum messbaren Dampfdruck auf. Beispielsweise durch eine Variation der Seitenketten des Kations und/oder einer Auswahl geeigneter Anionen lässt sich die Löslichkeit in Wasser oder organischen Lösungsmitteln weitgehend frei bestimmen. Ähnliches gilt für den Schmelzpunkt und die Viskosität. Durch entsprechende funktionelle Gruppen können sie als Säuren, Basen oder Liganden synthetisiert werden. Es ist eine Ausgestaltung, dass das Kältemittel eine Flüssig¬ keit mit einem geringeren Siedepunkt als Wasser ist. So kann, insbesondere in Kombination mit der ionischen Flüssigkeit als dem Treibmittel, eine Verdampfungskühlung des Kältemittels schon bei einem vergleichsweise geringeren Unterdruck statt- finden, wodurch die Kühlleistung der DampfStrahlkältemaschine noch weiter steigerbar ist. The object is achieved by a steam jet chiller for evaporating a refrigerant by means of a negative pressure using a steam jet of a blowing agent, wherein the blowing agent is an ionic liquid. An ionic liquid has the advantage that it has only a very low vapor pressure, so that it is possible to achieve particularly low pressures (high overpressure) with the steam jet nozzle. As a result, the working range of a steam blast chiller can be widened, thus increasing its cooling capacity. In this case, a simple construction of a conventional steam jet refrigeration machine can be maintained. It is a development that the ionic liquid contains liquid salt or liquid salts. The ionic liquid may contain, in particular cationic salts and / or anio ¬ African salts. A cationic salt, which in particular may be alkylated, may in particular comprise imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, guanidinium, uronium, thiouronium, piperidinium, morpholinium, ammonium and / or phosphonium. In particular, ammonium and its derivatives may also be dispensed with. Suitable anions or anionic salts are, in particular, halides and more complex ions, such as tetrafluoroborates, trifluoroacetates, triflates, hexafluorophosphates, phosphinates and / or tosylates. Organic ions, such as, for example, imides and amides, can also be anions or anionic salts. The ionic liquids are typically thermally stable, non-flammable and have a very low, barely measurable vapor pressure. For example, by a variation of the side chains of the cation and / or a selection of suitable anions, the solubility in water or organic solvents can be largely determine freely. The same applies to the melting point and the viscosity. By appropriate functional groups they can be synthesized as acids, bases or ligands. It is an embodiment that the refrigerant is a liquid ¬ ness with a lower boiling point than water. Thus, in particular in combination with the ionic liquid as the propellant, evaporative cooling of the refrigerant already takes place at a comparatively lower negative pressure, whereby the cooling capacity of the steam blast chiller can be increased even further.
Alternativ mag das Kältemittel ebenfalls eine ionische Flüs¬ sigkeit sein, insbesondere die gleiche ionische Flüssigkeit, welche bereits als das Treibmittel verwendet wird. Alternatively, the refrigerant may also be an ionic flues ¬ sigkeit, in particular the same ionic liquid, which is already used as the propellant.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Kältemittel Alkohol aufweist, insbesondere Ethanol. Alkohol ist niedrig siedend, preiswert und (insbesondere in Form von Ethanol) nicht gif- tig. It is still an embodiment that the refrigerant comprises alcohol, in particular ethanol. Alcohol is low-boiling, inexpensive and (especially in the form of ethanol) not toxic.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Treibmittel schwerer ist als das Kältemittel. So kann sich das Treibmit¬ tel in seinem flüssigen Aggregatzustand bodenseitig absetzen, insbesondere in einem Verdampfer, und so besonders einfach zu der DampfStrahldüse befördert werden. It is yet another embodiment that the propellant is heavier than the refrigerant. Thus, the Treibmit ¬ tel can settle in its liquid state of aggregation bottom side, in particular in an evaporator, and so particularly easy to be transported to the steam jet.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Treibmittel und das Kältemittel nicht mischbar sind, d.h. kein Stoffgemisch bilden. So kann eine Trennung in ihrem flüssigen Aggregatzustand, insbesondere in einem Verdampfer, einfach erreicht werden . It is also an embodiment that the blowing agent and the refrigerant are immiscible, i. do not form a mixture. Thus, a separation in its liquid state, in particular in an evaporator, can be achieved easily.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass eine Siedetemperatur des Kältemittels niedriger ist als eine Siedetemperatur des Treibmittels. So wird ein Ansaugen des Kältemittels in die DampfStrahldüse in hoher Reinheit ermöglicht. Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Dampfstrahlkältemaschine mindestens folgende Komponenten aufweist: (i) eine Strahldüse mit einem Treibmittelanschluss , einem Saugan- schluss und einem Gemischtstromauslass , (ii) einen mit dem Gemischtstromauslass der Strahldüse verbundenen Verflüssiger und (iii) einen mit dem Verflüssiger verbundenen Verdampfer, wobei der Verdampfer einen Treibmittelauslass und einen Käl- temittelauslass aufweist, wobei (iv) der Treibmittelauslass über eine Fördereinheit mit dem Treibmittelanschluss der Strahldüse verbunden ist und der Kältemittelauslass mit dem Sauganschluss der Strahldüse verbunden ist. Diese Ausgestal¬ tung ermöglicht einen einfachen und effektiven Aufbau einer DampfStrahlkältemaschine . It is also a development that a boiling temperature of the refrigerant is lower than a boiling temperature of the blowing agent. Thus, a suction of the refrigerant in the steam jet nozzle is made possible in high purity. It is also an embodiment that the steam jet chiller comprises at least the following components: (i) a jet nozzle having a blowing agent port, a suction port and a mixed flow outlet, (ii) a condenser connected to the mixed flow outlet of the jet nozzle, and (iii) one with the liquefier wherein the evaporator has a blowing agent outlet and a refrigerant outlet, wherein (iv) the blowing agent outlet is connected via a conveying unit to the blowing agent port of the jet nozzle and the refrigerant outlet is connected to the suction port of the jet nozzle. This Ausgestal ¬ tion allows a simple and effective construction of a steam jet refrigerator.
Der Verflüssiger kann mit dem Verdampfer insbesondere über ein Ventil verbunden sein. The condenser may be connected to the evaporator, in particular via a valve.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Verdampfer als ein Wärmetauscher ausgebildet ist. So kann die Dampf- Strahlkältemaschine einfach als ein flexibel einsetzbares Kälteaggregat verwendet werden. Alternativ mag eine zu küh¬ lende Vorrichtung z.B. auch direkt durch einen Strom des Kältemittels oder des Treibmittels gekühlt werden. It is yet another embodiment that the evaporator is designed as a heat exchanger. Thus, the steam blast chiller can be easily used as a flexible refrigeration unit. Alternatively, may also be cooled directly by a flow of the refrigerant or of the blowing agent to a cow ¬ loin device for example.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das in dem Verdampfer befindliche Treibmittel als ein Wärmetauschermedium verwend¬ bar ist. Es wird also nicht das in dem Verdampfer direkt durch die entzogene Verdampfungswärme gekühlte Kältemittel als Wärmetauschermedium verwendet. Dies weist den Vorteil auf, dass das Treibmittel durch den Wärmeaustausch auf einer gegenüber dem Kältemittel erhöhten Temperatur liegt, was eine Verdampfung des Treibmittels in der Strahldüse erleichtert. It is still an embodiment that the propellant located in the evaporator is used as a heat exchange medium ¬ bar. It is therefore not used in the evaporator directly cooled by the heat of vaporization heat extracted refrigerant as a heat exchange medium. This has the advantage that the blowing agent is due to the heat exchange at an elevated temperature relative to the refrigerant, which facilitates evaporation of the blowing agent in the jet nozzle.
Die Erfindung kann insbesondere zum Kühlen von Hausgeräten, z.B. Klimaanlagen, insbesondere Haushaltsgeräten wie Kühlschränken, Gefriervorrichtungen usw., verwendet werden. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und mag z.B., auch für Fahrzeuge, z.B. für Klimaanlagen von Zügen oder Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden. The invention can be used in particular for cooling household appliances, eg air conditioning systems, in particular domestic appliances such as refrigerators, freezer devices, etc. However, the invention is not limited thereto and may, for example, also for vehicles, eg for air conditioning systems of trains or motor vehicles, are used.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung, wobei die Vorrichtung mindestens eine DampfStrahlkältemaschine auf¬ weist, insbesondere als eine Kälteerzeugungsvorrichtung oder ein Kälteaggregat. Die Vorrichtung mag beispielsweise ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, oder ein Fahrzeug sein . The object is further achieved by a device, wherein the device has at least one steam blast chiller on ¬ , in particular as a refrigeration device or a refrigeration unit. The device may be, for example, a domestic appliance, in particular a domestic appliance, or a vehicle.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betrei¬ ben einer DampfStrahlkältemaschine unter Verwendung eines Kältemittels und eines Treibmittels, wobei das Treibmittel eine ionische Flüssigkeit ist. Dies ergibt die gleichen Vor- teile wie die DampfStrahlkältemaschine . Das Verfahren kann auch analog zu der DampfStrahlkältemaschine ausgebildet wer¬ den . The object is also achieved by a method for Betrei ¬ ben a steam blast chiller using a refrigerant and a propellant, wherein the propellant is an ionic liquid. This gives the same advantages as the steam blast chiller. The method can also be designed analogously to the steam blast chiller ¬ the.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszei¬ chen versehen sein. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of an embodiment, which will be described in more detail in conjunction with the drawings. The same or equivalent elements can be provided with the same Bezugszei ¬ Chen for clarity.
Die Figur zeigt dazu einen möglichen Aufbau einer erfindungs¬ gemäßen DampfStrahlkältemaschine 1 mit ihrem zugehörigen Käl- tekreislauf . Bei einem Betrieb der DampfStrahlkältemaschine 1 pumpt eine Fördereinheit in Form einer Pumpe 2 ein Treibmit¬ tel in Form einer ionischen Flüssigkeit F mit hohem Druck aus einem Verdampfer 3 zu einem Treibmittelanschluss 4 einer Strahldüse 5. In dem Verdampfer 3 befinden sich die ionische Flüssigkeit F und ein Kältemittel K in Form von Alkohol. Von dem Treibmittelanschluss 4 wird die ionische Flüssigkeit F durch eine Treibdüse (o.Abb.) in Form einer Lavaldüse gelei¬ tet, aus welcher die ionische Flüssigkeit F mit hoher Ge- schwindigkeit als Dampf in einer Mischkammer 5a der Strahldü¬ se 5 austritt und dort einen hohen Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck ist nicht durch den (praktisch vernachlässigbaren) Dampfdruck der ionische Flüssigkeit F begrenzt. Die Mischkam- mer 5a ist über eine an einem Sauganschluss 7 angeschlossene Fluidleitung 6 mit einem Kältemittelauslass 8 des Verdampfers 3 fluidisch verbunden, und zwar mit dem das Kältemittel K enthaltenen Bereich des Verdampfers 3. Folglich wird der Verdampfer 3 mit Unterdruck beaufschlagt, und das in dem Ver- dampfer 3 befindliche Kältemittel K verdampft früh aufgrund seines geringen Siedepunkts. Dabei bleibt die ionische Flüs¬ sigkeit F zurück, welche einen höheren Siedepunkt aufweist. The figure shows tekreislauf to a possible design of a steam-jet refrigeration unit 1 Inventive ¬ proper with its associated coldest. During operation of the steam-jet refrigeration unit 1, a conveying unit pumps in the form of a pump 2 Treibmit ¬ tel in the form of an ionic liquid F with high pressure from an evaporator 3 5. In the evaporator 3 are located at a blowing agent port 4 of a nozzle, the ionic liquid F and a refrigerant K in the form of alcohol. Of the blowing agent port 4, the ionic liquid F is a drive nozzle (o.Abb.) Gelei ¬ tet in the form of a Laval nozzle from which the ionic liquid F with high overall speed as steam in a mixing chamber 5a of the Strahldü ¬ se 5 exits and generates a high negative pressure there. This negative pressure is not limited by the (practically negligible) vapor pressure of the ionic liquid F. The mixing chamber 5a is fluidically connected to a refrigerant outlet 8 of the evaporator 3 via a fluid line 6 connected to a suction connection 7, specifically with the area of the evaporator 3 containing the refrigerant K. Consequently, the evaporator 3 is subjected to negative pressure, and that in FIG The refrigerant K present in the evaporator 3 evaporates early due to its low boiling point. The ionic flues ¬ sigkeit F remains, which has a higher boiling point.
Das verdampfte Kältemittel K wird über die Fluidleitung 6 in die Mischkammer gesaugt und dort mit der verdampften ionischen Flüssigkeit F gemischt. Der sich ergebende Mischstrahl F, K wird in einem nachgeschalteten Diffusor der Strahldüse 5, welcher auch als Gemischtstromauslass 12 wirkt, verzögert. Der Mischstrahl F, K wird nach dem Gemischtstromauslass 12 weiter in einen Verflüssiger 9 geleitet. Dieser kann beispielsweise als ein Wärmeübertrager oder als ein Mischkondensator ausgeführt sein. Der Verflüssiger 9 kann luftgekühlt und/oder flüssigkeitsgekühlt sein. In dem Verflüssiger 9 wird der Mischstrahl F, K verflüssigt oder kondensiert. Das resul¬ tierende Kondensat F, K aus der ionischen Flüssigkeit F und dem Kältemittel K wird an ein Ventil 10 weitergeleitet und dort entspannt. Dem Ventil 10 ist der Verdampfer 3 nachgeschaltet, in welchen das Kondensat F, K läuft. In dem Verdampfer 3 trennt sich das Kondensat F, K, wobei die schwerere ionische Flüssigkeit F nach unten sinkt. In einem Bereich des Bodens des Verdampfers 3, in welchen sich die ionische Flüssigkeit F befindet, be- findet sich ein Treibmittelanschluss 13, über welchen eine Verbindungsleitung 11 zu der Pumpe 2 angeschlossen ist. Die Fluidleitung 6 ist an einem oberen Bereich des Verdampfers 2 angeschlossen, an dem sich dampfförmiges Kältemittel K befindet . The vaporized refrigerant K is sucked via the fluid line 6 into the mixing chamber and mixed there with the vaporized ionic liquid F. The resulting mixed jet F, K is in a downstream diffuser of the jet nozzle 5, which also acts as Gemischtstromauslass 12, delayed. The mixed jet F, K is passed on to the mixed flow outlet 12 further into a condenser 9. This can be embodied, for example, as a heat exchanger or as a mixed condenser. The condenser 9 may be air-cooled and / or liquid-cooled. In the condenser 9, the mixed jet F, K is liquefied or condensed. The resul ¬ animal condensate F, K from the ionic liquid F and the refrigerant K is forwarded to a valve 10 and expanded there. The valve 10 is followed by the evaporator 3, in which the condensate F, K runs. In the evaporator 3, the condensate F, K separates, with the heavier ionic liquid F sinking down. In a region of the bottom of the evaporator 3, in which the ionic liquid F is located, there is a propellant connection 13, via which a connection line 11 to the pump 2 is connected. The fluid line 6 is at an upper portion of the evaporator 2 connected to which vaporous refrigerant K is located.
Durch die Unterdruckverdampfung des Kältemittels K in dem Verdampfer 3 sinkt die Temperatur des noch flüssigen Kältemittels 3 und damit auch der ionischen Flüssigkeit F. Der Verdampfer 3 kann in einer Variante als Wärmetauscher verwendet werden, beispielsweise indem ein separater oder sekundärer Kühlkreislauf S durch den Verdampfer 3 läuft, wobei ein Kühlmittel M in dem sekundären Kühlkreislauf S strömt. Das nach einem Durchströmen o.ä. des Verdampfers 3 abgekühlte Kühlmittel M kann zu einer zu kühlenden Vorrichtung (z.B. einer Klimaanlage oder einem Kühlschrank, o.Abb.) gefördert werden. Der sekundäre Kühlkreislauf S kann insbesondere in einem Wärmeaustausch mit der ionischen Flüssigkeit F als einem Wärmetauschermedium stehen, aber alternativ oder zusätzlich auch mit dem Kältemittel K. By the vacuum evaporation of the refrigerant K in the evaporator 3, the temperature of the still liquid refrigerant 3 and thus also the ionic liquid F decreases. The evaporator 3 can be used in a variant as a heat exchanger, for example by a separate or secondary cooling circuit S through the evaporator. 3 runs, with a coolant M flows in the secondary cooling circuit S. The o.ä. Coolant M cooled by the evaporator 3 can be conveyed to a device to be cooled (for example, an air conditioner or a refrigerator, etc.). The secondary cooling circuit S may in particular be in a heat exchange with the ionic liquid F as a heat exchange medium, but alternatively or additionally with the refrigerant K.
Die gezeigte DampfStrahlkältemaschine 1 weist als weiteren Vorteil auf, dass nur die Pumpe 2 ein im Betrieb bewegliches Teil darstellt und die DampfStrahlkältemaschine 1 folglich effektiv, einfach, preiswert und wartungsarm ist. The steam jet cooling machine 1 shown has as a further advantage that only the pump 2 is a movable part in operation and the steam jet cooling machine 1 is therefore effective, simple, inexpensive and low maintenance.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variatio¬ nen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So kann die gezeigte DampfStrahlkältemaschine auch weitereAlthough the invention has been illustrated in detail, for example approximately detail by the execution shown and described, the invention is not limited thereto and other Variatio ¬ NEN can be derived therefrom by the skilled artisan without departing from the scope of the invention. Thus, the steam jet chiller shown also more
Komponenten aufweisen, z.B. Sensoren und/oder eine Regeleinrichtung . Have components, e.g. Sensors and / or a control device.
Auch mögen die gezeigten Komponenten durch funktional ähnlich oder gleichwertige Komponenten ersetzt werden. Also, the components shown may be replaced by functionally similar or equivalent components.
Darüber hinaus mögen die Komponenten der Dampfstrahlkältema- schine auch mehrfach vorhanden sein, z.B. als parallele oder kaskadierte Kältekreisläufe. Ferner mag die Dampfstrahl- kältemaschine eine mehrstufige DampfStrahlkältemaschine sein. In addition, the components of the steam jet cooling machine may also be present several times, for example as parallel or cascaded refrigeration circuits. Furthermore, the steam jet refrigeration machine may be a multi-stage steam jet refrigerator.
Auch ist es allgemein möglich, eine ionische Flüssigkeit und ein Kältemittel zu verwenden, welche miteinander mischbar sind. Das Kondensat besteht dann aus einer entsprechenden Mi¬ schung der ionischen Flüssigkeit und des Kältemittels, wobei eine Trennung dieser Bestandteile in dem Verdampfer zumindest teilweise dadurch erfolgt, dass das Kältemittel durch den Un- terdruck verdampft, die ionische Flüssigkeit aber nicht. So kann eine Mischflüssigkeit in dem Verdampfer mit einer hohen Konzentration der ionischen Flüssigkeit bereitgestellt werden. Diese Mischflüssigkeit mit der hohen Konzentration an ionischer Flüssigkeit kann dann als Treibmittel zu der Also, it is generally possible to use an ionic liquid and a refrigerant which are miscible with each other. The condensate is then composed of a corresponding Mi ¬ research of the ionic liquid and the refrigerant, whereby a separation of these components in the evaporator, at least partially is effected by that the refrigerant evaporated by the dependent terdruck, the ionic liquid is not. Thus, a mixed liquid can be provided in the evaporator with a high concentration of the ionic liquid. This mixed liquid with the high concentration of ionic liquid can then as propellant to the
Strahldüse 5 befördert werden. Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn eine Siedetemperatur des Kältemit¬ tels niedriger ist als eine Siedetemperatur des Treibmittels. Blasting nozzle 5 are transported. In particular, in this case, it is advantageous if a boiling point of the refrigerant ¬ is lower than a boiling temperature of the propellant.
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