NO168202B - Absorpsjonsvarmepumpe - Google Patents
Absorpsjonsvarmepumpe Download PDFInfo
- Publication number
- NO168202B NO168202B NO841074A NO841074A NO168202B NO 168202 B NO168202 B NO 168202B NO 841074 A NO841074 A NO 841074A NO 841074 A NO841074 A NO 841074A NO 168202 B NO168202 B NO 168202B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- heat
- heat pump
- disc
- disks
- absorber
- Prior art date
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003570 air Substances 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N tetraglyme Chemical compound COCCOCCOCCOCCOC ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000005827 chlorofluoro hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2-tetrafluoroethane Chemical compound FCC(F)(F)F LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JQZFYIGAYWLRCC-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-1,1,2,2-tetrafluoroethane Chemical compound FC(F)C(F)(F)Cl JQZFYIGAYWLRCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- CUAMIFJXJBGKPX-UHFFFAOYSA-N chloro(difluoro)methane;2-chloro-1,1,1-trifluoroethane Chemical compound FC(F)Cl.FC(F)(F)CCl CUAMIFJXJBGKPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
- F25B15/004—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type of rotary type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/62—Absorption based systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Gloves (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Description
Denne oppfinnelse angår en absorpsjonsvarmepumpe som
angitt i det etterfølgende krav 1.
Kompresjonsvarmepumper har blitt utviklet under de siste årtier, til det punkt hvor det nå er tilgjengelig varmepumper som passer for industriell bruk eller for boligoppvarmings-markedet. Sammenliknet med mer konvensjonelle former for oppvarming, spesielt vannkjeier som fyres med olje, gass eller fast brennstoff, er de kostbare og tungvinte. De er imidlertid også mer økonomiske i drift enn mange andre tidligere varmesys-temer, og det er derfor fortsatt behov for en bedre, mer kompakt konstruksjon.
I de senere år har det utviklet seg en ny interesse i absorpsjonsvarmepumper, hvor energi-inngangen for å høyne den lave grad av varme til et høyere nivå er anordnet ved å varme opp under trykk en oppløsning inneholdende en fordampbar arbeidsvæske, å kondensere dampen ved det samme høye trykk, og således evolvere og senere reabsorbere arbeidsvæsken inn i oppløsningen. Et av de spesielle problemene med absorpsjonsvarmepumper er behovet for en effektiv absorbator. Absorbatoren er ofte den komponenten som bidrar mest til totalsystemets størrelse. Det er derfor spesielt vanskelig å utforme en kompakt varmepumpe av absorpsjonstypen, spesielt en som er kompakt nok til å være akseptabel for boligmarkedet. Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes US patent nr. 3 456 454 og nr. 3 740 966, DE Off.skrift nr. 2 931 942 og GB patent nr. 523 627.
Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en absorpsjonsvarmepumpe som kan konstrueres i meget kompakt form.
Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en absorpsjons-vamrepumpe som innledningsvis angitt, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige etterfølgende krav.
Ved varmepumpen ifølge oppfinnelsen, er funksjonene av fordamper og absorbator kombinert i en enkelt enhet. I denne kombinerte fordamper/absorbator skjer skrittene med fordamping og etterfølgende absorpsjon av den genererte damp på motstående overflater av to nærliggende skiver. Dampen som utvikles på en overflate trenger således bare å bevege seg en meget kort avstand, fortrinnsvis mellom 0,5 og 5 mm, og fortrinnsvis mellom 2 og 3 mm, til den motstående overflate av den tilstøtende skive, før den gjennomgår absorpsjon. På denne måten har man unngått det vanskelige problemet med å konstruere en fordamper i hvilken relativt store volumer av damp må fjernes fra en hurtig-roterende rotor.
Varmepumpen ifølge oppfinnelsen omfatter et antall parvis anordnete skiver. Når man heretter henviser til den ytre flate av en skive, betyr dette den overflaten som vender bort fra den nærliggende skive av et par. På liknende måte, med indre overflate mener man den overflaten som vender mot den tilstøtende skive i et par. I den kombinerte fordamper/absorbator, flyter en strøm av omgivelsesvarmekilde over den ytre flate av en første skive i et par, og gir fra seg varme til arbeidsvæsken som flyter over den indre flate av den nevnte første flate, ved varmeoverføring over tykkelsen av skiven, og forårsaker derved at arbeidsvæsken fordamper. Den resulterende damp krysser mellomrommene mellom skivene, til den indre flate og den annen skive, hvor den møter en strøm av løsemiddel for arbeidsvæsken. Dette løsemiddel kan være i form av en utblandet oppløsning av arbeidsvæsken i et løsemiddel. Oppløsning av dampen i løsemid-delet forårsaker utvikling av oppløsningsvarmen, som blir overført over tykkelsen av den anne skive til en sentral varmevæske, f.eks. vann eller luft, som flyter over den ytre flate av den annen skive.
En spesiell fordel med absorbatoren i den foreliggende oppfinnelsen er at fordi masseoverføringen ved absorpsjon, og i tilfelle med kombinert fordamper/absorbator også masseoverførin-gen ved fordampning, finner sted på en roterende overflate, kan væskefilmen på skivene bli meget tynne. Da diffusjon eller termisk leding av disse filmene styrer henholdsvis absorpsjons-og fordampingstakten, vil filmer som blir generert på skiver hvor de er utsatt for en sentrifugal akselerasjon som er større enn akselerasjon på grunn av tyngdekraften, tillate større varme- og masseoverførings-koeffisienter. Denne forbedring av varme- og masseoverføringstakten gjør det mulig å konstruere en spesielt kompakt absorbator eller fordamper/absorbator.
Den roterende væskepumpe som blir brukt i varmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan være av typen girpumpe, men er karakterisert ved at den har et planetdrev-system. Solhjulet er montert rundt den roterende akselen i varmepumpen og blir holdt stasjonært ved en magnetisk anordning, mens planethjulet er montert på en akse som roterer rundt akselen sammen med rotoren i varmepumpen. Vi skal imidlertid ikke utelukke muligheten for at andre væskepumpe-enheter som er kjent blandt fagfolk på området, f.eks. en roterende kam som virker mot en membran, kan bli brukt, forutsatt at de kan bli hermetisk forseglet sammen med rotoren for å eliminere lekkasje av arbeidsvæske.
Skivene som blir brukt i absorpsjonsvarmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse er typisk i form av skiver eller ringer.
Overflatene på de skiver over hvilke arbeidsvæskedampen flyter, og på hvilke den kondenseres, har en overflate som er konstruert for å morvirke dannelsen av en kontinuerlig væskefilm. Overflaten er fortrinnsvis behandlet slik at (a) kondensering
av den kondenserbare dampen finner sted på en dråpevis måte, og (b) dens vætbarhet er redusert slik at dannelsen av en kontinuerlig, stabil væskefilm blir motvirket. Slike behandlinger omfatter anordning av et belegg, av blant annet en silikon eller polytetrafluoretylen på overflaten.
Overflatene av skivene i dampgeneratoren og fordamperen, over hvilke flyter flytende arbeidsfluidum og fra hvilket det skal fordampes, kan med fordel bli behandlet slik at det hjelper å opprettholde en kontinuerlig film av væske. Slike behandlinger, som kan være kjemiske, f.eks. ved etsing, eller fysiske, f.eks. ved sandblåsing, vil i alminnelighet ta sikte på å gi overflaten en totalt fin ruhet.
Tykkelsen av de skivene som blir benyttet i varmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse, er vanligvis mellom 0,1 mm og 5 mm, avhengig av konstruksjonsmaterialet, den spesielle fordampingen som skal finne sted, og formen av overflatetrekk som er valgt. Mens tykkelsen av skiven kan variere - og som selvfølgelig vil variere med en eller annen form for overflatetrekk - menes, når skivens tykkelse nevnes, i alminnelighet den tykkelsen som skiven ville ha uten disse trekkene. Man vil forstå at tykkelsen av skivene må være tilstrekkelig til å gi den nødvendige stivhet under driftsforhold, men tynn nok til å tillate høy termisk strøm fra en overflate til en annen.
Typisk bør skivetykkelsen være mellom 0,25 mm og 1,25 mm.
Den ytre diameter av skiven som brukes i varmepumpen
ifølge den foreliggende oppfinnelse er typisk i området fra 10 cm til 5 meter, og er fortrinnsvis mellom ca 50 cm og 100 cm. Hvor skiven er i form av ringer, er den indre diameter typisk i området 5 cm til 1 meter.
Hvor en komponent av varmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter et flertall av skiver, er de montert i det vesentlige parallelt med hverandre langs den felles aksel rundt hvilken de skal være istand til å rotere, og er plassert nær hverandre slik at de utformer smale passasjer. Middels aksiell dybde av passasjene mellom tilstøtende skiver er fortrinnsvis mellom 0,5 og 10 mm, og det foretrekkes at de er mellom 2 mm og 3 mm.
De skivene som blir brukt i roterende absorpsjonsvarmepumper ifølge den foreliggende oppfinnelse er laget av et passende termisk ledende materiale, som er istand til å motstå det miljøet det vil bli utsatt for under drift av varmepumpen. Som eksempel på passende materialer kan man nevne blandt annet vanlig stål, rustfritt stål, kobber og aluminium.
Skivene blir i drift rotert med en hastighet som vil utsette en væske på skiven for en akselerasjon, målt i radiell retning i forhold til rotasjonsaksen, som er større enn gravitasjons-akselerasjonen, g. Den spesielle verdi som blir valgt avhenger av slike vurderinger som størrelsen på skivene, varmestrømmen gjennom dem og den ønskete kapasitet av varmepumpen uttrykt både i varmelevering, og i kvantitet av væske som skal behandles på skivene. I alminnelighet vil akselerasjonen ligge i området fra 5 til 1000 g, spesielt fra 50 til 750 g, og fortrinnsvis fra 100 til 600 g.
I alminnelighet, når en skive med en væske på sin overflate blir rotert, vil sentrifugaleffekten ha en tendens til å bevege væsken i en retning, generelt bort fra rotasjonsaksen. Den væsken som skal behandles på en skive i varmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse bør således tilføres skiven ved et punkt nær rotasjonsaksen, f.eks. ved sentrum av skiven. Uttynnete oppløsninger av arbeidsvæske fra generatoren kan bli trukket fra et punkt eller punkter som er nær den ytre kant av skiven eller skivene.
Driver-anordningen som blir brukt i den roterende varmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse er typisk et belte, drevet av en elektrisk motor. Andre driver-anordninger, f.eks. direkte drev fra en elektrisk motor, som er kjent i teknikken, kan imidlertid også bli brukt.
Den første flytende varmekilde som blir matet til dampgeneratoren i den roterende varmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse, er en varm gass med en temperatur på minst 1000<*>C. Den varme gassen er fortrinnsvis et gassformig forbrenningsprodukt, spesielt et gassformig forbrenningsprodukt av gassformig hydrokarbon, f.eks. metan. Det er spesielt foretrukket, for å forbedre den totale termiske effektivitet av varmepumpen, at gass-forbrenningstemperaturen er så høy som mulig, dvs at det ikke er noen ekstra luft tilstede, med en flammetemperatur på omtrent 200"C.
Omgivelsesvarmekilden som blir tilført fordamperen i den roterende varmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse kan være vann, f.eks. fra en elv eller en dam, eller fortrinnsvis luft.
Det medium som skal oppvarmes i den roterende varmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse er typisk et sentraloppvarmingsmedium, som kan være luft eller fortrinnsvis vann.
De arbeidsfluida som passer for bruk med varmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter de som allerede er kjent på absorpsjonsvarmepumpeområdet; f.eks. klorfluorhydro-karbonene, vel kjent som kjølevæske, f.eks. kjølevæske 124, som er monoklortetrafluoretan, monoklordifluormetan l-klor-2,2,2-trifluoretan og 1,1,1,2-tetrafluoretan. Arbeidsvæskene blir brukt i kombinasjon med et passende løsemiddel, som fortrinnsvis er en forbindelse med god stabilitet, og som derfor uten vanskelighet kan overleve de temperatursvingninger som er en følge av gjentatt bruk for dette formål. Passende løsemidler omfatter de lett tilgjengelige, organiske løsemidler for disse kjølemidlene. Blant dem kan man spesielt nevne tetraglyme (ellers identifisert som 2, 5, 8, 11, 14-pentaoksapentadekan). Kombinasjonen av arbeidsfluidum og løsemiddel bør være slik at det har tilstrekkelig høy oppløsningsvarme for å gi den ønskete øking i temperaturen til det medium som skal oppvarmes ved absorbatoren.
Man tror at den foreliggende oppfinnelse kan bli bedre forstått ved hjelp av en detaljert beskrivelse av strukturen og operasjonen av en spesiell utførelse, og for dette formål henvises til tegningene,.hvor: Figur 1 illustrerer, på en enkel, skjematisk måte, komponentene i en absorpsjonsvarmepumpe; Figur 2 illustrerer sammenstillingen av disse komponentene, og også væskestrømmen, i en utførelse av en varmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse; Figur 3 er et radielt snitt av en varmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse, og Figur 4, 5 og 6 er forstørrete riss av deler av varmepumpen som er illustrert på fig. 3.
Det henvises først til fig. 1. Et arbeidsfluidum, såsom en klorfluorhydrokarbon kjølevæske, blir sirkulert ved hjelp av en pumpe P rundt et system bestående av en fordamper E, en absorbator A, en oppløsningsvarmeveksler X, en dampgenerator G og en kondensator C, i denne sekvens. I fordamperen E, blir arbeidsfluidet fordampet ved varmeveksling med en strøm av omgivelsesluft (eller med en alternativ omgivelseskilde av varme, f.eks. vann eller grunnen). Dampen passerer via linjen 1 til absorbatoren A, hvor den blir absorbert inn i en svak oppløsning av dampen i et løsemiddel, mens den gir all sin oppløsningsvarme. Varmen blir ved varmeveksling tatt opp i en strøm av et medium som skal oppvarmes, typisk et sentraloppvarmingsmedium, f.eks. vann eller luft, som flyter i linje 2.
Oppløsningen av arbeidsfluidum i løsemiddel, som kommer fra absorbatoren A (den "sterke" oppløsning), passerer via linjen 3 og pumpen P til oppløsningsvarmeveksleren X, hvor den tar opp varmen fra den uttynnete oppløsningen (den "svake" oppløsning) som blir matet til absorabtoren, før den flyter via linje 4 til dampgeneratoren G. I dampgeneratoren blir den sterke oppløsningen oppvarmet, f.eks. direkte ved en gassflamme eller indirekte ved varm gass, og arbeidsfluidumgass blir utviklet. Den resulterende svake oppløsningen blir returnert til absorbatoren A via linjen 5, oppløsningsvarmeveksleren X og trykkreduksjonsventil V2.
Damp fra generatoren G blir ved linje 6 ført til kondensatoren C, hvor den avgir varme til det medium som skal oppvarmes, som flyter i linjen 7 og blir kondensert til væske. Væsken blir tilslutt returnert til fordamperen E via linjen 8, og en ekspansjonsventil VI.
Som man lett kan se, er den totale varmeinngang til varmepumpen summen av lavgradsvarmen, tatt fra omgivelsesvæsken ved fordamperen E og høygradsvarmen levert til dampgeneratoren G. Varmeutgangen, som er ved et nivå mellom fordamperen og generatoren, er det som tas opp av det medium som skal oppvarmes i absorbatoren A og kondensatoren C.
Utførelsen av varmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse illustrert skjematisk på fig. 2, omfatter komponentene på fig. 1, montert i den illustrerte sekvens på en aksel ved S,
for å rotere med denne. På figuren er deler som tilsvarer deler på fig. 1, indikert ved bruk av de samme tall og bokstaver. Som man kan se, er sekvensen for strømmen av væske gjennom varmepumpen i det vesentlige den samme som på fig. 1, selvom plasseringen av komponenter i nær sammenstilling på en roterende aksel muliggjør monteringen av en mer kompakt enhet enn man kan se på fig. 1. Linjen 9 på fig. 2 er den ruten med hvilken omgivelsesluft kommer til fordamperen. Varm gass fra en passende brenner blir tilført dampgeneratoren ved hjelp av linje 10. Det medium som skal oppvarmes, som flyter gjennom linjen 2 og så linjen 7, absorberer varme i absorbatoren, og så
i kondensatoren.
En varmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse er illustrert i et radielt snitt på fig. 3, hvor rotasjonsaksen igjen er identifisert med bokstaven S. For å lette forståelsen er de deler av varmepumperotoren som utfører funksjoner som allerede er nevnt i forbindelse med fig. 2, nemlig dampgenerator, kondensator, oppløsningsvarmeveksler, pumpe, absorbator og fordamper, indikert ved bokstavene G, C, X, P, A og E. Som beskrevet nedenfor, er faktisk funksjonen av absorbator og fordamper kombinert i den delen av rotoren som er merket A/E.
Den illustrerte varmepumpe er symmetrisk rundt aksen S og er stort sett utformet av en serie av assorterte skiver og ringformete plater, av forskjellige profiler. Skivene bg de ringformete platene kan være stanset ut av metallplater og varmepumpen kan være montert ved å stable skivene og de ringformete platene i korrekt sekvens rundt et rør 11, som utformer den aksielle støtte for strukturen, og som også tjener til å lede sentraloppvarmingsvæsken, f.eks. vann, gjennom systemet.
I operasjon av varmepumpen blir den rotert ved å tilføre et drev til røret 11. Omgivelsesluft blir trukket inn i absorbator/fordamper A/E via åpningen 12, og passerer radielt utover gjennom de ringformete luftpassasjene 13, 13, som med fordel kan være utstyrt med finner for å hjelpe overføring av varme fra luften til de tilstøtende, ringformete platene. Mellom hvert par av luftpassasjer 13, 13 er det anbrakt en enhet av fire ringformete plater, illustrert i mer detalj på fig. 4.
Det henvises nå til fig. 4 og 5. Absorbatoren/fordamperen, av hvilken bare deler er vist, er montert for å rotere rundt en akse i en kort avstand ovenfor fig. 4, og til høyre for fig. 5, liggende i papirets plan. Fire skiver, merket 14, 15, 16 og
17, definerer passasjene 18, 19 og 20. Fordampingen og senere absorpsjonen av utviklet damp foregår i passasjen 18, og også i passasjen 20, som følger. Arbeidsfluidum i flytende form blir matet til overflaten 14a på skiven 14, og blir, ved å absorbere varmen fra luften i passasjen 13, over tykkelsen av skiven 14, omformet til damp. Samtidig blir en svak oppløsning av arbeidsfluidum i oppløsning brakt til å flyte over overflaten 15a på skiven 15. Dampen som utvikles ved overflaten 14a passerer den korte distansen over til den nærliggende overflate 15a, og blir oppløst til å danne en sterk oppløsning, som senere blir trukket bort ved den ytre kant av skiven 15. Når den oppløses gir dampen opp sin oppløsningsvarme, via skiven 15, til vann som flyter i passasjen 19. En speilbilde-
fordampning/-absorpsjon finner sted på liknende måte over passasjen 20, hvor den tar opp varme fra luften i den annen luftpassasje 13 og oppgir varme til vann i passasjen 19, ved varmeoverføring over skiven 16.
Separatorene 40 i kanalen 19 og separatorene 41 i kanalen 18 støtter totalstrukturen av absorbatoren/fordamperen, og separatorene 40 forbedrer også varmeoverføringen. Separator-platene 40 har porter (ikke vist) slik at radiell flyt av fluidum i kanalene 19 ikke blir vesentlig hindret. Separator-platene 41 har hull i kort avstand fra hverandre, for å tillate passering av damp. Kanten av hvert hull nærmest varmepumpens akse er utstyrt med en leppe, nokså lik en osterasp, for å holde platene fra hverandre med minimum kontaktområde på platene 14 og 15, for å unngå uønsket varmeoverføring mellom platene og uønsket forstyrrelse av væskefilmene som flyter på overflatene 14a og 15a.
Strøm av fluida, annet enn luft, inn i og ut av absorbatoren/ fordamperen A/E, blir oppnådd via radielle kanaler, definert ved skivene 21, 21 og via kanalene 22, 23, parallelt med aksen S. Tiltøtende kanaler i omkretsen leder forskjellige fluida.
En sterk oppløsning av arbeidsfluidum fra absorbatorer blir ledet til pumpen P via en kanal 24, nær den ytre omkrets av rotoren, og blir levert fra pumpen P til varmeveksleren X via en kanal 25, nær aksen S. I varmeveksleren X, som består av et flertall av parallelle, aksielt adskilte, profilerte skiver 26, blir varme overført fra svak oppløsning fra dampgeneratoren G til sterk oppløsning, flytende på deri motsatte flate av platene mot generatoren G.
I generatoren G blir varm gass fra en brenner (ikke vist) ført inn ved 27, og flyter ved 29 over en overflate av skiven 30, over den andre overflaten på hvilken det flyter en sterk oppløsning; gassen forlater generatoren via åpningen 28. Overflaten av skiven 30 nær passasjen 29 er fortrinnsvis utstyrt med finner. Damp som blir generert i generatoren G passerer direkte til den nærliggende kondensator C, som omfatter et flertall av parallelle, aksielt adskilte skiver 31, i hvilke dampen kondenseres, og gir fra seg varme til vann som flyter over den motsatte flate av skiven 31. Det kondenserte arbeidsfluidum blir så ledet tilbake til fordamperen, hvor syklusen begynner igjen.
På fig. 6 er kondensatoren, av hvilken bare en del er vist, montert for å rotere rundt en akse i en kort avstand til høyre fra figuren, liggende i papirets plan; (a) er et snitt som viser damp/væske-passasjer; og (b) er et snitt som viser vannpassasjer. Damp fra dampgeneratoren flyter gjennom et manifold 42, utformet fra hullene i platene 31, og så gjennom alternative kanaler 43 mellom platene 31. I kanalene kommer arbeidsfluidumdampen i kontakt med overflatene 43a, blir til væske og utvikler varme. Det flytende arbeidsfluidum flyter radielt utover, over overflatene 43a, og går ut via manifoldet 44. Sentraloppvarmingsmedium kommer inn i kondensatoren via porten 45, og flyter så gjennom alternative kanaler 46, mellom platene 31. I den første kanalen 46 flyter det radielt utover, i den andre kanalen 46 flyter det radielt innover. I kanalene 46 kommer sentraloppvarmingsmediet i kontakt med overflatene 46a, og absorberer varme som er blitt overført gjennom tykkelsen av skivene 31 fra den kondenserende damp.
Pumpen P, allerede nevnt ovenfor, er en girpumpe med et sol-gir 32, montert fritt til å rotere rundt rørene 11, og et planet-gir 33, montert inne i rotoren for å rotere rundt en akse 34, mens det roterer med rotoren rundt aksen S. Sol-giret 32 er festet til en metallskive 35, som bærer et antall av permanente magneter 36 i sin perifieri. Nær disse magnetene, adskilt en liten avstand fra rotoren, er det plassert et tilsvarende antall av permanente magneter 37. Magnetene 36 og 37 samarbeider for å holde sol-giret 32 stasjonært. Planet-giret 33 følger en rullende bane rundt periferien av sol-giret 32, og væsken blir pumpet fra klemmen mellom girene.
Som man kan se, har bruken av en kompakt, roterende form for hver av hovedkomponentene i varmepumpen ifølge den foreliggende oppfinnelse, resultert i et stykke utstyr som er slående mer kompakt enn varmepumper ifølge tidligere kjent teknikk.
Den foreliggende oppfinnelse er videre illustrert ved det følgende eksempel.
I en utførelse av en absorpsjonsvarmepumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse som illustrert på fig. 2, som er istand til å levere 10 kw til sirkulerende vann som kommer inn i varmepumpen ved 50'C og som forlater varmepumpen ved 65'C, ved en massestrøm på 0,16 kg/sek. Arbeidsfluidet er en halogenisert hydrokarbon, brukt med et passende løsemiddel.
Det kan beregnes at forholderne som hersker i varmepumpen under drift er som vist i tabell 1.
Det kan videre beregnes (I) at varmen som blir absorbert (a) ved væskene i dampgeneratoren er 7861W, og (b) ved arbeidsfluidet i fordamperen er 2139W, (II) at varmen som blir overført til vannet (a) i absorbatoren er 5543W og (b) i kondensatoren er 4457W; og (III) at varmen som utveksles i varmeveksleren (om man antar en varmeoverføringseffektivitet på 95 %) er 4393W.
Prestasjons-koeffisienten (COP) for varmepumpen, definert ved formelen
er 1,27.
Claims (3)
1. Absorbsjonsvarmepumpe omfattende i det minste én fordamper (E), en absorbator (A), en dampgenerator (G) og en kondensator (C) , hvor i det minste én av komponentene er i form av én eller flere roterbare skiver eller ringskiver (14, 15, 16, 17), som hver er roterbar i et plan vinkelrett på sin rotasjonsakse (S), karakterisert ved at de motsatte sider av hver skive (14, 15, 16, 30, 31) utgjør vegger i fluidpassasjer (13, 18, 19, 20, 43, 46) som strekker seg langs skivene for å tillate at varmeoverføring finner sted gjennom skivens tykkelse mellom de respektive fluider som strømmer gjennom passasjene og langsetter skivesidene, og at pumpen omfatter innretninger (45) som tilfører et av fluidene i væskeform til skiven på et sted nær skivens akse.
2. Varmepumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at hver av komponentene (E, A, G, C) er i form av én eller flere skiver (14, 15, 16, 30, 31) som har fluidpassasjer (13, 18, 19, 20, 43, 46) og at tilførselsinnretningene (45) er tilordnet passasjene.
3. Absorpsjonsvarmepumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at dybden av mellomrommet mellom skivene er mellom 0,5 og 5 mm.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB838308135A GB8308135D0 (en) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | Centrifugal heat pump |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO841074L NO841074L (no) | 1984-09-24 |
| NO168202B true NO168202B (no) | 1991-10-14 |
| NO168202C NO168202C (no) | 1992-01-22 |
Family
ID=10540142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO841074A NO168202C (no) | 1983-03-24 | 1984-03-20 | Absorpsjonsvarmepumpe |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4553408A (no) |
| EP (1) | EP0119776B1 (no) |
| JP (1) | JPS59180262A (no) |
| AT (1) | ATE36402T1 (no) |
| AU (1) | AU568536B2 (no) |
| CA (1) | CA1233992A (no) |
| DE (1) | DE3473339D1 (no) |
| DK (1) | DK167711B1 (no) |
| GB (1) | GB8308135D0 (no) |
| NO (1) | NO168202C (no) |
| NZ (1) | NZ207470A (no) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8400324D0 (en) * | 1984-01-06 | 1984-02-08 | Ici Plc | Heat pumps |
| EP0208427B1 (en) * | 1985-06-26 | 1990-02-07 | Imperial Chemical Industries Plc | Heat pumps |
| FR2624266B1 (fr) * | 1987-12-07 | 1990-04-20 | Armines | Installation de climatisation par absorption |
| GB8802152D0 (en) | 1988-02-02 | 1988-03-02 | Ici Plc | Heat pumps |
| US5297619A (en) * | 1991-06-04 | 1994-03-29 | Wright State University | Centrifugal heat pipe vapor absorption heat pump |
| US5201196A (en) * | 1991-06-04 | 1993-04-13 | Wright State University | Centrifugal heat pipe vapor absorption heat pump |
| DE4233062A1 (de) * | 1992-10-01 | 1994-04-07 | Electrolux Leisure Appliances | Sorptionsapparat zur Verwendung in einer Kühlanlage |
| US5303565A (en) * | 1993-03-11 | 1994-04-19 | Conserve Resources, Inc. | Rotary absorption heat pump of improved performance |
| GB9521083D0 (en) * | 1995-10-14 | 1995-12-20 | Interotex Eeig | Heat pumps |
| US5826436A (en) * | 1996-09-03 | 1998-10-27 | Mainstream Engineering Corporation | Additive for improving performance and cooling capacity of vapor compression systems |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB523627A (en) * | 1939-01-11 | 1940-07-18 | Guido Maiuri | Improvements in absorption refrigerating machines |
| US2559217A (en) * | 1949-04-01 | 1951-07-03 | Cons Edison Company | Air-conditioning apparatus |
| CH446410A (de) * | 1964-01-22 | 1967-11-15 | Braun Ag | Wärmepumpe |
| FR1397822A (fr) * | 1966-05-25 | 1965-04-30 | Dispositif réglable d'entrée et de sortie de liquides pour des dispositifs centrifuges d'échange à contre-courant | |
| US3456454A (en) * | 1967-01-10 | 1969-07-22 | Frederick W Kantor | Centrifugal absorptive thermodynamic apparatus and method |
| US3559419A (en) * | 1969-07-18 | 1971-02-02 | Frederick W Kantor | Centrifugal absorbtive thermodynamic apparatus and method |
| US3605436A (en) * | 1969-08-29 | 1971-09-20 | Oscar Elbridge Gammill Jr | Centrifugal absorption air conditioner |
| US3740966A (en) * | 1971-12-17 | 1973-06-26 | Dynatherm Corp | Rotary heat pump |
| DE2624147A1 (de) * | 1976-05-28 | 1977-12-08 | Dieter Ohrendorf | Waermepumpenheizvorrichtung |
| GB2076304B (en) * | 1980-05-26 | 1984-02-22 | Univ Sydney | Heat exchange (evaporator) device |
| EP0046112B1 (fr) * | 1980-08-11 | 1986-02-26 | Etablissement Public dit: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS) | Dispositif et systèmes pour la revalorisation d'énergie thermique à bas niveau mettant en oeuvre des phénomènes d'évaporation et de mélange de deux fluides en équilibre de pression de vapeur sous des températures différentes |
| US4442677A (en) * | 1980-11-17 | 1984-04-17 | The Franklin Institute | Variable effect absorption machine and process |
| DE3113063A1 (de) * | 1981-04-01 | 1982-10-14 | Dürr Innovation GmbH, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur erhoehung der temperatur eines waermetraegers auf der grundlage von absorption und austreibung, verdampfung und verfluessigung eines kaeltemittels |
| GB8308137D0 (en) * | 1983-03-24 | 1983-05-05 | Ici Plc | Compression-type heat pumps |
-
1983
- 1983-03-24 GB GB838308135A patent/GB8308135D0/en active Pending
-
1984
- 1984-03-02 EP EP84301399A patent/EP0119776B1/en not_active Expired
- 1984-03-02 DE DE8484301399T patent/DE3473339D1/de not_active Expired
- 1984-03-02 AT AT84301399T patent/ATE36402T1/de not_active IP Right Cessation
- 1984-03-09 US US06/588,105 patent/US4553408A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-03-12 NZ NZ207470A patent/NZ207470A/en unknown
- 1984-03-16 AU AU25811/84A patent/AU568536B2/en not_active Expired
- 1984-03-19 DK DK158884A patent/DK167711B1/da not_active IP Right Cessation
- 1984-03-20 NO NO841074A patent/NO168202C/no not_active IP Right Cessation
- 1984-03-22 JP JP59053650A patent/JPS59180262A/ja active Granted
- 1984-03-22 CA CA000450280A patent/CA1233992A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4553408A (en) | 1985-11-19 |
| GB8308135D0 (en) | 1983-05-05 |
| DK167711B1 (da) | 1993-12-06 |
| EP0119776B1 (en) | 1988-08-10 |
| CA1233992A (en) | 1988-03-15 |
| JPS59180262A (ja) | 1984-10-13 |
| AU2581184A (en) | 1984-09-27 |
| NO168202C (no) | 1992-01-22 |
| NO841074L (no) | 1984-09-24 |
| AU568536B2 (en) | 1988-01-07 |
| EP0119776A2 (en) | 1984-09-26 |
| ATE36402T1 (de) | 1988-08-15 |
| EP0119776A3 (en) | 1985-05-22 |
| DK158884A (da) | 1984-09-23 |
| NZ207470A (en) | 1986-09-10 |
| DE3473339D1 (en) | 1988-09-15 |
| JPH0472144B2 (no) | 1992-11-17 |
| DK158884D0 (da) | 1984-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4524587A (en) | Rotary thermodynamic apparatus and method | |
| US9777669B2 (en) | Thermodynamic machine | |
| EP0615104B1 (en) | Rotary absorption heat pump | |
| DK167711B1 (da) | Absorptionsvarmepumpe | |
| US3808828A (en) | Rotary thermodynamic apparatus | |
| US4656839A (en) | Heat pumps | |
| US3902549A (en) | Method and apparatus for producing a temperature gradient in a substance capable of carrying thermal energy | |
| NO161087B (no) | Kompresjonsvarmepumpe. | |
| US3559419A (en) | Centrifugal absorbtive thermodynamic apparatus and method | |
| US5201196A (en) | Centrifugal heat pipe vapor absorption heat pump | |
| US3456454A (en) | Centrifugal absorptive thermodynamic apparatus and method | |
| JPS5864486A (ja) | 熱交換装置 | |
| EP0141529A2 (en) | Apparatus and method for separating an oil-water emulsion | |
| JPH07294055A (ja) | 回転吸収式熱ポンプ | |
| Sharon et al. | Multi-effect Tubular Solar Thermal Desalination Systems | |
| CN111895830B (zh) | 基于热对流过程的交叉流态换热设备 | |
| US1209331A (en) | Steam-condenser. | |
| SU1351619A1 (ru) | Центробежный дистилл тор | |
| EP0658731B1 (fr) | Machine thermique à absorption ayant un ou plusieurs appareils composants placés sur des systèmes rotatifs | |
| TW200521655A (en) | Cooling method and device of micro heat pipe with pressure difference flow shunt | |
| NO122600B (no) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Patent expired |