EP1508013A1 - Verfahren und vorrichtung zur übertragung von wärmeenergie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur übertragung von wärmeenergie

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EP1508013A1
EP1508013A1 EP03720011A EP03720011A EP1508013A1 EP 1508013 A1 EP1508013 A1 EP 1508013A1 EP 03720011 A EP03720011 A EP 03720011A EP 03720011 A EP03720011 A EP 03720011A EP 1508013 A1 EP1508013 A1 EP 1508013A1
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EP
European Patent Office
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rotor
heat
heat exchanger
energy
interior
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EP03720011A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Hirschmanner
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Htps Hirschmanner KG
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V40/00—Production or use of heat resulting from internal friction of moving fluids or from friction between fluids and moving bodies

Definitions

  • the invention relates to a method for transferring thermal energy, the thermal energy being introduced via a first heat exchanger into an interior of a rotating centrifuge, in which interior there is a gaseous energy transfer medium, and wherein the heat is removed from the centrifuge via a second heat exchanger.
  • thermodynamic cyclic processes make it possible to transport thermal energy from a medium which is at a low temperature to a medium which is at a higher temperature.
  • Such cycles are used for example in cooling devices, heat pumps and the like.
  • the supply of energy is necessary to maintain the cycle.
  • the aim of the present invention is to provide a method and a device with which such a cycle process for heat transport from a low temperature to a higher temperature is possible, the energy used for this being significantly reduced.
  • Such a method can be used on the one hand for cooling and on the other hand for heating similar to a heat pump, if it is possible to extract heat from another medium, such as is the case when geothermal energy is used.
  • the object of the present invention is to minimize the energy expenditure which is necessary for transporting thermal energy from a state of lower temperature to a state of higher temperature. Another object of the invention is that such a method is simple to carry out and that the required device is inexpensive, feasible and has a simple structure.
  • the method is characterized in that the gaseous energy transmission medium in the interior of the rotor is in a state of equilibrium and in that the heat flow is directed radially outward.
  • the temperature of the energy transfer medium increases from the inside to the outside and that the temperature difference of the energy transfer medium between the inner region of the rotor and the outer region of the motor is at least 5 K, preferably at least 50 K, particularly preferably at least 100 K and further particularly preferably at least 200 K. In this way, optimal efficiency can be achieved.
  • the heat transport in the rotor takes place primarily by heat conduction.
  • Radiation effects within the energy transfer medium in the rotor can also play a role in the solution according to the invention.
  • the extent of the radiation effects occurring depends essentially on the average temperature level of the geometric design of the rotor, on the type of gas and on the nature of the surfaces of the gas space.
  • the highest degree of efficiency is achieved when the thermal conductivity effects dominate. It is essential for the invention, however, that convection currents conditions are largely prevented since they are disadvantageous for the exploitation of the effects according to the invention.
  • a cyclical process in which losses due to transient effects can largely be avoided is achieved in that the rotor is operated at an essentially constant speed.
  • the invention relates to a device for transferring thermal energy with a rotor, which has an interior space which is filled with a gaseous energy transfer medium, a first heat exchanger being provided in the region of the axis of the rotor and one in the region of the outer circumference of the rotor second heat exchanger is provided, which two heat exchangers are in contact with the gaseous energy transfer medium.
  • the device is characterized in that the gaseous energy transmission medium is in a state of equilibrium in the interior of the rotor.
  • the achievable temperature difference can be increased in that several rotors are provided and that a device for energy transfer from the second heat exchanger of a first rotor to the first heat exchanger of a further rotor is provided.
  • a device for energy transfer from the second heat exchanger of a first rotor to the first heat exchanger of a further rotor is provided.
  • the first rotor and the further rotor are filled with different energy transmission media.
  • each stage can be optimized for itself depending on the average temperature level within this stage.
  • a mechanically simple structure is achieved in this context in particular by the fact that the rotors are firmly connected to one another.
  • Thermal losses can be avoided in a particularly preferred manner by accommodating at least one rotor in an insulated protective jacket.
  • a gas with a high molar mass or atomic mass such as mercury vapor, krypton or argon
  • a gas with a high molar mass or atomic mass such as mercury vapor, krypton or argon
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention
  • Fig. 2 and Fig. 3 diagrams to show the pressure and temperature curve at rest or in operation
  • Fig. 4 is a schematic representation of a rotor of another embodiment of the invention.
  • the apparatus of Fig. 1 comprises a drive motor 1 and a rotor designed as a centrifugal separator 2, which can be rotated at high speed, for example at 10,000 min "1 in rotation.
  • the rotor 2 has an annular inner space 3, in the inside, a first heat exchanger 4 and the outside, a second heat exchanger 5 are located.
  • the radius in respect to the axis la of the apparatus is designated by ⁇ , and for the second heat exchanger 5 r a to the internal heat exchanger 4. in the interior space 3 while a suitable gas is sealed.
  • the diagram of FIG. 2 shows the pressure and temperature profile of the gas in the interior of the interior 3 in the idle state, ie without rotation.
  • a constant pressure p 0 is established in the interior 3, and without the addition or removal of heat via the heat exchangers 4 and 5, a temperature equilibrium is established at the temperature T 0 , which is shown with a solid line in FIG. 2.
  • a temperature gradient is formed in a known manner, which is shown in accordance with the broken line Ti in the diagram in FIG. 2.
  • the steepness of the temperature gradient depends mainly on the heat flow and the geometry of the rotor 2 and the thermal properties of the gas in the interior 3.
  • the heat flows in a manner known per se from a state of higher temperature to a state of lower temperature.
  • FIG. 3 shows the pressure and temperature curve during operation of the device according to the invention. Due to the centripetal acceleration occurring during the rotation, the pressure p r of the gas in the interior 3 increases towards the outside and reaches its outer diameter r a of the interior 3 greatest value. A similar curve profile results for the temperature T r0 of the gas in the interior 3, which is shown in FIG. 3 with a solid line. The temperature rises continuously from a temperature T i0 on the inner diameter ⁇ to a temperature T a0 at r a .
  • the heat exchanger 4 can be operated at a lower temperature than the heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 4 can be arranged in a cooling circuit and the heat exchanger 5 essentially dissipate the heat to the environment.
  • the heat exchanger 4 can be connected to a heat source at ambient temperature, and the heat exchanger 5 can be used to deliver heat at a correspondingly higher temperature level.
  • FIG. 4 shows a rotor 12 of another embodiment variant of the invention.
  • Two inner spaces 3a, 3b are provided side by side in the rotor 12, each of which is provided on the inside with a first heat exchanger 4a, 4b and on the outside with a second heat exchanger 5a, 5b.
  • the rotor 12 has an insulating layer 6 on the outside to avoid heat losses.
  • the heat transfer media for feeding the heat exchangers 4a, 4b; 5a, 5b are preferably fed in or discharged axially, with 7 schematically denoting a first line for supplying a first heat exchanger 4a, and 8 denoting a second line through which the heat exchanger 5a opposite the first heat exchanger 4a and the other first Heat exchanger 4b is connected and with 9 a line through which the heat from the second heat exchanger 5b is removed from the rotor 12.
  • the lines 7, 8, 9 only indicated here each consist of a supply and discharge line and that corresponding pumps or the like for circulating the heat exchanger media are provided, which are not shown here for reasons of simplification.
  • the device according to the invention makes it possible to provide a thermodynamically highly effective device which can be used in many different ways.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Wärmeenergie, wobei die Wärmeenergie über einen ersten Wärmetauscher (4; 4a, 4b) in einen Innenraum (3) einer rotierenden Zentrifuge (2) eingebracht wird, in welchem Innenraum (3) ein gasförmiges Energieübertragungsmedium vorliegt, und wobei die Wärme über einen zweiten Wärmetauscher (5; 5a, 5b) aus der Zentrifuge (2) abgeführt wird. Eine wesentliche Verringerung des Energieeinsatzes kann dadurch erreicht werden, dass das gasförmige Energieübertragungsmedium im Inneren des Rotors (12) in einem Gleichgewichtszustand vorliegt und dass die Wärmeströmung radial nach außen gerichtet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Wärmeenergie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Wärmeenergie, wobei die Wärmeenergie über einen ersten Wärmetauscher in einen Innenraum einer rotierenden Zentrifuge eingebracht wird, in welchem Innenraum ein gasförmiges Energieubertragungsmedium vorliegt, und wobei die Wärme über einen zweiten Wärmetauscher aus der Zentrifuge abgeführt wird.
Es ist bekannt, dass durch thermodynamische Kreisprozesse die Möglichkeit besteht, Wärmeenergie von einem Medium, das bei niedriger Temperatur vorliegt, in ein Medium transportiert werden kann, das bei höherer Temperatur vorliegt. Solche Kreisprozesse werden beispielsweise in Kühlgeräten, Wärmepumpen und dgl. verwendet, wobei jedoch zur Aufrechterhaltung des Kreisprozesses die Zufuhr von Energie notwendig ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen ein solcher Kreisprozess zum Wärmetransport von niedriger Temperatur in Richtung höherer Temperatur möglich ist, wobei die dafür eingesetzte Energie wesentlich verringert ist. Ein solches Verfahren kann einerseits zur Kühlung verwendet werden und andererseits zur Heizung ähnlich einer Wärmepumpe, wenn es möglich ist einem anderen Medium Wärme zu entnehmen, wie es etwa bei der Ausnützung von Erdwärme der Fall ist.
Aus der US 5,226,593 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beheizung von Gebäuden bekannt, bei denen ein Ventilator zur Erzeugung eines durch das Gebäude geleiteten Warmluftstromes verwendet wird, wobei gleichzeitig die vom Ventilator dissipierte Energie zur Erwärmung des Mediums beiträgt. Der Energieaufwand eines solchen Heizsystems unterscheidet sich nicht grundsätzlich von dem einer elektrischen Widerstandsheizung und ist daher für viele Anwendungen unvertretbar hoch. Ähnliche Nachteile gelten auch für eine Lösung, wie sie in der US 4,696,283 A beschrieben ist. Ferner ist aus der US 3,861,147 A eine Vorrichtung bekannt, bei der durch eine thermisch induzierte Strömung in einem Rotor Wärmeenergie in mechanische Arbeit umgewandelt werden kann. Ein gezielter Transport von Wärme ist mit einer solchen Vorrichtung nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Energieaufwand zu minimieren, der für einen Transport von Wärmeenergie von einem Zustand niedrigerer Temperatur auf einen Zustand höherer Temperatur notwendig ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dass ein solches Verfahren einfach durchführbar ist und dass die benötigte Vorrichtung kostengünstig, realisierbar ist und einen einfachen Aufbau aufweist.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Energieubertragungsmedium im Inneren des Rotors in einem Gleichgewichtszustand vorliegt und dass die Wärmeströmung radial nach außen gerichtet ist.
Wesentlich am erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass sich in der Gasmasse im Rotor aufgrund der durch die Drehung hervorgerufenen Zentripetalbeschleunigung sehr große Dichteunterschiede zwischen den Bereichen in der Nähe der Achse und den von der Achse entfernteren Bereichen einstellen. Aufgrund dieser Dichteunterschiede bildet sich ein Temperaturgradient aus, so dass im Gleichgewichtszustand im Zentralbereich des Rotors eine geringere Temperatur vorliegt als im Bereich des Umfangs. Wenn nun im Inneren des Rotors Wärme zugeführt wird, breitet sich diese durch Wärmeleitung radial nach außen aus und kann an der Außenseite des Rotors abgeführt werden. Durch kontinuierliche Zufuhr von Wärme innen und Abfuhr von Wärme außen kann ein kontinuierlicher Wärmestrom im Rotor herbeigeführt werden. Unter Voraussetzung einer ausreichend hohen Drehzahl und damit eines genügend großen Druck- und Temperaturunterschiedes in Radialrichtung innerhalb des Rotors erfolgt dabei die Wärmeübertragung von einem niedrigen Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Temperatur des Energieübertragungsmediums von innen nach außen zunimmt und dass der Temperaturunterschied des Energieübertragungsmediums zwischen dem Innenbereich des Rotors und dem äußeren Bereich des Motors mindestens 5 K, vorzugsweise mindestens 50 K, besonders bevorzugt mindestens 100 K und weiters besonders bevorzugt mindestens 200 K beträgt. Auf diese Weise kann ein optimaler Wirkungsgrad erreicht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Wärmetransport im Rotor primär durch eine Wärmeleitung erfolgt. Auch Strahlungseffekte innerhalb des Energieübertragungsmediums im Rotors können bei der erfindungsgemäßen Lösung eine Rolle spielen. Das Ausmaß der auftretenden Strahl ungseffekte hängt wesentlich vom mittleren Temperaturniveau der geometrischen Ausbildung des Rotors, von der Art des Gases und von der Beschaffenheit der Oberflächen des Gasraumes ab. Der höchste Wirkungsgrad wird jedoch erreicht, wenn die Wärmeleiteffekte dominieren. Wesentlich für die Erfindung ist jedoch, dass Konvektionsströmun- gen weitgehend unterbunden werden, da diese für die Ausnutzung der erfindungsgemäßen Effekte nachteilig sind.
Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn der Rotor mit einer Drehzahl von mehr als 8.000 min"1, vorzugsweise von mehr als 12.000 min"1 betrieben wird. Auf diese Weise können bei zulässiger mechanischer Belastung des Rotors günstige Temperaturverhältnisse erreicht werden. Generell ist davon auszugehen, dass Rotoren mit größeren Radialabmessungen bei niedrigeren Drehzahlen betrieben werden als Rotoren mit geringeren Radialabmessungen.
Ein Kreisprozess, bei dem Verluste durch instationäre Effekte weitgehend vermieden werden können, wird dadurch erreicht, dass der Rotor mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl betrieben wird.
Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Übertragung von Wärmeenergie mit einem Rotor, der einen Innenraum aufweist, der mit einem gasförmigen Energieubertragungsmedium gefüllt ist, wobei im Bereich der Achse des Rotors ein erster Wärmetauscher vorgesehen ist, und wobei im Bereich des äußeren Umfangs des Rotors ein zweiter Wärmetauscher vorgesehen ist, welche beiden Wärmetauscher mit dem gasförmigen Energieubertragungsmedium in Kontakt stehen. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Energieubertragungsmedium im Innenraum des Rotors in einem Gleichgewichtszustand vorliegt.
In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante der Erfindung kann der erreichbare Temperaturunterschied dadurch vergrößert werden, dass mehrere Rotoren vorgesehen sind und dass eine Einrichtung zur Energieübertragung von dem zweiten Wärmetauscher eines ersten Rotors an den ersten Wärmetauscher eines weiteren Rotors vorgesehen ist. Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn der erste Rotor und der weitere Rotor mit unterschiedlichen Energieübertragungsmedien gefüllt sind. Dadurch kann jede Stufe in Abhängigkeit von dem mittleren Temperaturniveau innerhalb dieser Stufe für sich optimiert werden. Ein mechanisch einfacher Aufbau wird in diesem Zusammenhang insbesondere dadurch errecht, dass die Rotoren fest miteinander verbunden sind.
Thermische Verluste können in besonders bevorzugter Weise dadurch vermieden werden, dass mindestens ein Rotor in einem isolierten Schutzmantel untergebracht ist.
In Zusammenhang mit der Erfindung hat sich die Verwendung eines Gases mit hoher Molmasse bzw. Atommasse, wie etwa Quecksilberdampf, Krypton oder Argon als Energieubertragungsmedium besonders bewährt. Das Auftreten von unerwünschten Konvektionsströmungen kann innerhalb des Rotors durch entsprechende Hindernisse verhindert werden.
In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 und Fig. 3 Diagramme zur Darstellung des Druck- und Temperaturverlaufs in Ruhe bzw. in Betrieb; und
Fig. 4 die schematische Darstellung eines Rotors einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung.
Die Vorrichtung von Fig. 1 besteht aus einem Antriebsmotor 1 und einem als Zentrifuge ausgebildeten Rotor 2, der mit hoher Drehzahl, beispielsweise mit 10.000 min"1 in Rotation versetzt werden kann. Der Rotor 2 besitzt einen ringförmigen Innenraum 3, in dem innen ein erster Wärmetauscher 4 und außen ein zweiter Wärmetauscher 5 angeordnet sind. Der Radius in Bezug auf die Achse la der Vorrichtung ist für den inneren Wärmetauscher 4 mit η und für den zweiten Wärmetauscher 5 ra bezeichnet. Im Innenraum 3 ist dabei ein geeignetes Gas eingeschlossen.
Das Diagramm von Fig. 2 zeigt Druck- und Temperaturverlauf des Gases im Inneren des Innenraums 3 im Ruhezustand, d.h., ohne Rotation. In diesem Zustand stellt sich im Innenraum 3 ein gleichbleibender Druck p0 ein, und ohne Wärmezufuhr oder -abfuhr über die Wärmetauscher 4 und 5 stellt sich ein Temperaturgleichgewicht bei der Temperatur T0 ein, die mit einer durchgezogenen Linie in Fig. 2 eingezeichnet ist. Falls über den inneren Wärmetauscher 4 kontinuierlich ein Wärmestrom in den Rotor 2 eingebracht wird und über den Wärmetauscher 5 analog abgeführt wird, so bildet sich in bekannter Weise ein Temperaturgefälle aus, das entsprechend der unterbrochenen Linie Ti im Diagramm von Fig. 2 dargestellt ist. Die Steilheit des Temperaturgefälles hängt dabei hauptsächlich vom Wärmestrom und von der Geometrie des Rotors 2 und den thermischen Eigenschaften des Gases im Innenraum 3 ab. Die Wärme fließt dabei in an sich bekannter Weise von einem Zustand höherer Temperatur zu einem Zustand tieferer Temperatur.
In Fig. 3 ist der Druck- und Temperaturverlauf beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Durch die bei der Rotation auftretende Zentripetalbeschleunigung ist der Druck pr des Gases im Innenraum 3 nach außen hin zunehmend und erreicht am äußeren Durchmesser ra des Innenraums 3 seinen größten Wert. Ein ähnlicher Kurvenverlauf ergibt sich für die Temperatur Tr0 des Gases im Innenraum 3, die in Fig. 3 mit einer ausgezogenen Linie dargestellt ist. Dabei steigt die Temperatur kontinuierlich von einer Temperatur Ti0 am inneren Durchmesser η bis zu einer Temperatur Ta0 bei ra. Wenn nun in gleicher Weise wie zuvor am ersten Wärmetauscher 4 Wärme in das System eingebracht wird und am zweiten Wärmetauscher 5 aus dem System abgezogen wird, stellt sich der mit unterbrochenen Linien dargestellte Temperaturverlauf Trι ein, mit einer Temperatur J bei η und Taι bei ra. Aus Fig. 3 ist unmittelbar ersichtlich, dass folgende Beziehungen gelten :
Bei ausreichend großer Drehzahl des Rotors 2 und entsprechend gewählten Randbedingungen kann dabei stets erreicht werden, dass
d.h., dass der Wärmetauscher 4 bei einer niedrigeren Temperatur betrieben werden kann als der Wärmetauscher 5. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung kann dabei der Wärmetauscher 4 in einem Kühlkreislauf angeordnet sein und der Wärmetauscher 5 im Wesentlichen die Wärme an die Umgebung abführen. Umgekehrt kann bei der Verwendung zur Beheizung der Wärmetauscher 4 mit einer Wärmequelle bei Umgebungstemperatur in Verbindung stehen, und der Wärmetauscher 5 zur Lieferung bei Wärme auf einem entsprechend höheren Temperaturniveau verwendet werden.
In Fig. 4 ist ein Rotor 12 einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt. In dem Rotor 12 sind zwei Innenräume 3a, 3b nebeneinander vorgesehen, die innen jeweils mit einem ersten Wärmetauscher 4a, 4b und außen mit einem zweiten Wärmetauscher 5a, 5b versehen sind. Der Rotor 12 besitzt außen eine Isolierschicht 6 zur Vermeidung von Wärmeverlusten. Die Wärmeträgermedien zur Anspeisung der Wärmetauscher 4a, 4b; 5a, 5b werden vorzugsweise axial zu- bzw. abgeführt, wobei mit 7 schematisch eine erste Leitung zur Versorgung eines ersten Wärmetauschers 4a bezeichnet ist, mit 8 eine zweite Leitung bezeichnet ist, durch die der dem ersten Wärmetauscher 4a gegenüberliegende Wärmetauscher 5a mit dem anderen ersten Wärmetauscher 4b verbunden ist und mit 9 eine Leitung, durch die die Wärme vom zweiten Wärmetauscher 5b aus dem Rotor 12 abgeführt wird. Es ist offensichtlich, dass die hier nur angedeuteten Leitungen 7, 8, 9 jeweils aus einer Zufuhr- und Abfuhrleitung bestehen und dass entsprechende Pumpen oder dgl. zur Umwälzung der Wärmetauscher- medien vorgesehen sind, die aus Gründen der Vereinfachung hier nicht dargestellt sind.
Bei der Ausführungsvariante von Fig. 4 sind zwei Innenräume 3a, 3b in einem einzelnen Rotor 12 angeordnet. Es ist offensichtlich, dass es in gleicher Weise möglich ist, zwei getrennte Rotoren vorzusehen oder zwei einzelne Rotoren, die zwar getrennt hergestellt sind, jedoch auf einer gemeinsamen Achse la fest miteinander verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, eine thermodynamisch hochwirksame Vorrichtung anzugeben, die vielfältig einsetzbar ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Übertragung von Wärmeenergie, wobei die Wärmeenergie über einen ersten Wärmetauscher (4; 4a, 4b) in einen Innenraum (3) einer rotierenden Zentrifuge eingebracht wird, in welchem Innenraum (3) ein gasförmiges Energieubertragungsmedium vorliegt, und wobei die Wärme über einen zweiten Wärmetauscher (5; 5a, 5b) aus der Zentrifuge abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Energieubertragungsmedium im Inneren eines Rotors (2; 12) der Zentrifuge in einem Gleichgewichtszustand vorliegt und dass die Wärmeströmung radial nach außen gerichtet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Energieübertragungsmediums von innen nach außen zunimmt und dass der Temperaturunterschied des Energieübertragungsmediums zwischen dem Innenbereich des Rotors (2; 12) und dem äußeren Bereich des Rotors mindestens 5 K, vorzugsweise mindestens 50 K, besonders bevorzugt mindestens 100 K und weiters besonders bevorzugt mindestens 200 K beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransport im Rotor (2; 12) primär durch Wärmeleitung und vorzugsweise Strahlung erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2; 12) mit einer Drehzahl von mehr als 3.000 min"1, vorzugsweise von mehr als 10.000 min"1 betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl betrieben wird.
6. Vorrichtung zur Übertragung von Wärmeenergie mit einem Rotor (12), der einen Innenraum (3) aufweist, der mit einem gasförmigen Energieubertragungsmedium gefüllt ist, wobei im Bereich der Achse des Rotors ein erster Wärmetauscher (4a, 4b) vorgesehen ist, und wobei im Bereich des äußeren Umfangs des Rotors (12) ein zweiter Wärmetauscher (5a, 5b) vorgesehen ist, welche beiden Wärmetauscher (4a, 4b; 5a, 5b) mit dem gasförmigen Energieubertragungsmedium in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Energieubertragungsmedium im Innenraum (3) des Rotors (12) in einem Gleichgewichtszustand vorliegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rotoren vorgesehen sind und dass eine Einrichtung zur Energieübertragung von dem zweiten Wärmetauscher (5a, 5b) eines ersten Rotors (12) an den ersten Wärmetauscher (4a, 4b) eines weiteren Rotors vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotor (12) und der weitere Rotor mit unterschiedlichen Energieübertragungsmedien gefüllt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren fest miteinander verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rotor in einem isolierten Schutzmantel untergebracht ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Energieubertragungsmedium ein Gas mit hoher Molmasse bzw. Atommasse, wie etwa Quecksilberdampf, Krypton oder Argon im Rotor (12) vorliegt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotor (12) Mittel zur Vermeidung von Konvektionsströmungen vorgesehen sind.
2003 05 12 Ba/Ka
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