NO790550L - Fremgangsmaate for tilfoering eller fjerning av varme i en kondenserbar vaeske - Google Patents
Fremgangsmaate for tilfoering eller fjerning av varme i en kondenserbar vaeskeInfo
- Publication number
- NO790550L NO790550L NO790550A NO790550A NO790550L NO 790550 L NO790550 L NO 790550L NO 790550 A NO790550 A NO 790550A NO 790550 A NO790550 A NO 790550A NO 790550 L NO790550 L NO 790550L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- heat exchanger
- liquid
- heat
- fluid
- module
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 61
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 26
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 19
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 13
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect 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
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
-
- 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
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
- F25B2341/0012—Ejectors with the cooled primary flow at high pressure
-
- 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
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
- F25B2341/0015—Ejectors not being used as compression device using two or more ejectors
-
- 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
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/23—Separators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for varmeveksling mellom fluider, idet det ene av disse, som i de følgende kalles arbeidsfluidum, holdes under slike forhold at varmevekslingene medfører fordampning eller kondensering av en del av dets masse.
Mer spesielt vedrører oppfinnelsen et varmepumpeanlegg.
Varmepumper har vært kjent gjennom lang tid, men det synes vanskelig å si at energivirkningsgraden og prisen på fluidene oppnår det optimale nivå.
En av grunnene til dette er at det ikke finnes arbeidsfluider som er ideelle under de forhold der en tenker å bruke dem, dvs. ved temperaturer av samme størrelsesorden som omgivelsestempera-turen. Freoner er vel egnet særlig på grunn av deres kondenserings-temperaturer under moderate trykk, men de er kostbare, og må ikke komme i kontakt med fettstoffer og heller ikke utbre seg i atmosfæren. Vann under vanlige temperaturer krever anlegg med et prohibitivt volum på grunn av de tilsvarende lave trykk. Ammoniakk oppviser passende trykk i det betraktede bruksområde, og også gode varmevekslingsegenskaper og er billige, men den er korrosiv og giftig.
På den annen side er de eksisterende anlegg forholdsvis store på grunn av de middelmådige varmevekslingskoeffisienter, som medfører voluminøse varmevekslere, og derav følgende store masser av arbeidsfluidum, hvilket er så meget mer generende som dette fluidum enten er dyrt som freon, eller farlig som ammoniakk.
En annen måte til å forbedre varmevekslingspumpene består tydelig vis i å forbedre deres termodynamiske virkningsgrad, slik at man oppnår bedre varmeovergang for samme masse av arbeidsfluidet.
Et skritt i denne retning er vist i patent CH 305 668, hvor fordampningen av arbeidsfluidum foregår trinnvis med avtagende trykk og temperatur, idet arbeidsfluidets dampfase blir trukket ut i hvert trinn og sendt til et tilsvarende trinn i en kompressor, der den forener seg med den dampen som skriver seg fra et lavere trykktrinn og som allerede er komprimert i et annet trinn, i kompressoren.
Denne idé er imidlertid ikke utbredt, kanskje fordi den bruker freon eller vann.som arbeidsfluidum. Videre er forbedringen av den termodynamiske virkningsgrad begrenset på grunn av at den damp som til slutt kommer ut av kompressoren er langt fra metningsforhold.
Fransk patent 76 14 967 offenttliggjort under nr. 2 352 247 oppviser en mer fullkommengjort løsning av problemet med for-bedring av den termodynamiske virkningsgrad. I hver av de moduler der fordampningen i hvert trinn foregår i trinn av arbeidsfluidet, kommer den rekomprimerte dampen som kommer fra en nabomodul med lavere trykk og gjennom et trinn i kompressoren, i kontakt med væskefasen og bringes derfor til metning, likesom sikksakkbanen på et entropidiagram som f.eks. representerer de suksessive tilstander av dampfasen, alltid holder seg i nærheten av dampkurven.. På den måte oppnår man en energivinning som varierer etter arbeidsfluidets natur og driftsforholdene, men som spesielt interessant i tilfelle det brukes ammoniakk. Denne fordelen'økes ennu betydelig derved at kondenseringen av arbeidsfluidet, i dette patent i høytemperaturdelen av varme-pumpen også arbeider trinnvis, i moduler analoge med dem hvor fordampningen foregår.
I dette patent er varmeveksleren imidlertid ikke gjenstand for et spesielt stadium, og det går frem av beskrivelsen at man der særlig har tatt sikte på varmevekslere bestående av resipienter
som delvis er fylt med arbeidsfluidets væskefase, i fritt nivå, idet de rør som gjennomløpes av de fluidene med hvilke varme-j
vekslingen foregår, er anordnet enten i den likvide fasen eller i den fremherskende dampfase.
En slik anordning medfører nødvendigheten av å disponere forholdsvis store masser av arbeidsfluidum, og som nevnt før må dette unngås, frem for alt når det dreier seg om ammoniakk. Videre garanterer den ikke at varmevekslingskoeffisientene blir optimale.
Hvis man videre undersøker de varmetap, som fluidet blir under-kastet når det gjennomløper modulene i retning av avtagende trykk, finner man at det vesentlige av trykkdifferansen mellom de hverandre påfølgende moduler svarer til det varmetap som skyldes "gjennomslag" ("flashage") av væsken når den trenger inn i varmevekslingsrommet. Dette gjennomslaget ledsages av ikke gjenvinnbare energitap.
I de arbeider som har munnet ut i nærværende oppfinnelse, har man særlig betraktet varmevekslingen og de tilsvarende lasttap.
Man vet. rent generelt at når man vil realisere varmevekslere i rør, må man nødvendigvis ta med tapet av det fluidum som gjennomløper rørene. Og jo større dette taper er, jo større er varmefluksen. Denne sammenhengen (Reynolds analogi) får en spesiell karakter i de tilfeller hvor det i rørene oppstår en bobling eller en kondensering. De fysiske fenomener som da blir forårsaket gjør seg, alt etter størrelsesordenen av de forskjellige parametre (spesifikk varme, gehalt) som kommer inn i bildet, gjeldende i en hel mengde driftsforhold, så vel fra et hydrodynamisk synspunkt (lagvise utstrømninger, transienterings-former) som fra et termokinetisk synspunkt (fordampning, kjerne-bobling osv.).
Blant disse tilstander har noen spesiell interesse, fordi de tillater en å oppnå meget høye varmeflukser, f.eks. høyere enn 50 kW/m 2, med lav temperaturdifferanse mellom fluidet og rør-veggen, f.eks. 1°C.
Disse tilstander oppnåes hvis "massegehalten", forholdet mellom avgitt damp og den totale mengde fluidum, målt i tyngde, ligger mellom en verdi av størrelsesorden ca. 0,03 og en verdi av størrelseorden ca. 0,97, dvs. fra det punkt der fluidet er rent tofaset, med et stort belastningstap på f.eks. ca. 0,3
bar pr. meter for rør med diameter på 20 mm (se 5th Int. Heat Transfer Conf. 1974 TOKYO, Handbook of Heat Transfer, ROSENOW).
Slike forhold er forenlige med fremgangsmåten i de ovenfor nevnte patenter. Dersom man nemlig bruker ammoniakk, blir det en temperaturdifferanse på 5 ° mellom to påfølgende moduler, men en trykkdifferanse som kan være av størrelsesorden 3 bar, hvilket svarer til et rør av 10 meters lenade med et tap på 0,3 bar/meter.
Verdiene av den massegehalt som tillater de ovenfor nevnte tilstander kan man oppnå meget lett. I en varmeveksler som mottar den væsken som avgis fra en modul og er i vesentlig likevekts-tilstand med dampen, er det nemlig nok å tilføre væsken lite varme for at den skal begynne å koke, dvs. for at massegehalten skal bli større enn null og overstige minimumsveriden. Det er tilstrekkelig å beregne føringen som funksjon av varmefluksen for at den på utgangen fra varmeveksleren ikke skal være fullstendig overført til dampfasen, dvs. at massegehalten er mindre enn 0,97 og at en væske/damp-blanding med lavere trykk trenger inn i modulen.
Når det gjelder en modul der det kondenserbare fluidum avgir varme, er det likeledes nok å forutsette at man før inngangen til varmeveksleren tilsetter væsken en tilstrekkelig mengde damp til at den bare blir totalt kondenserbart nær utløpet fra varmeveksleren.
På den måten vil kvasitotaliteten eller totaliteten av varmevekslerens overflate arbeide under optimale varmefluksforhold på siden med kondenserbart fluidum.
Generelt er det ikke mulig å arbeide under analoge forhold på
den andre siden av varmevekslerens vegg, fordi det fluidum som tilfører eller avgir varme normalt ikke er i en tilstand der det er kondenserbart, men problemet er meget mindre generende så
lenge det ikke dreier seg om et kostbart, farlig eller korrosivt fluidum, eller en begrenset mengde, men f.eks. om geotermisk
vann eller industrielt kjøle- eller varmtvann.
Man kan spørre hvorfor varmeveksleren som arbeider etter de ovenfor nevnte prinsipper, og som alt er kjent, ikke er. mer utbredt. Det er flere grunner til dette: studiet av tofase-systerner under transformering er ytterst komplekst, og de data som er nødvendige for beregningen er ikke disponible i alle tilfeller, det er av meget mindre interesse å ha en høy vairme-vekslings-koeffisient i f.eks. en kjele der temperaturdifferansen fra den ene siden til den andre av en skillevegg er flere hundre grader celcius enn i en varmepumpe, der den bare er noen grader, mens i de fleste tilfeller en økning av ladningstapene koster meget energi, i motsetning til de anordninger som nærværende oppfinnelse kan anvendes på, hvor trykkdifferansen fra den ene siden til den andre av varmeveksleren er tvungen og derfor gratis.
Oppfinnelsen tar sikte på en fremgangsmåte for å tilføre eller fjerne varme i et fluidum som passerer et første rom hvor det er i mettet tilstand, til et andre rom hvor det også er i mettet tilstand, men med et lavere trykk og temperatur, idet varmen tilføres eller fjernes fra fluidet mens det løper gjennom rørene i en varmeveksler som inneholder et annet varmebærende fluidum, idet fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppviser det særtrekk at man lar minst en del av nevnte fluidum passere rørene i varmeveksleren under slike forhold at det er tofaset med en massegehalt på ca. 0,03 til 0,97 over en vesentlig del av banen gjennom varmeveksleren, og at det under gjennomløpet i rørene underkastes et kontinuerlig ladningstap som svarer til den største delen av trykkdifferansen mellom første og annet rom.
Skjønt det ovenfor er snakket om flere rør i en varmeveksler, er det klart at oppfinnelsen også kan anvendes på en varmeveksler med et eneste rør.
Langs sin bane i varmeveksleren kan fluidet enten være tofaset med en massegehalt mellom 0,03 og 0,97,. eller i hovedskalig gassformig tilstand, idet massegehalten er høyere enn 0,97 eller lik 1,. eller det kan være vesentlig i væskeform, idet massegehalten er mindre enn 0,03 eller null. Der hvor fluidet er vesentlig i gassform er ladningstapet vesentlig, selv om det er mindre enn det man observerer når fluidet er tofaset, og varmevekslingskoeffisienten er meget lav. Denne situasjonen må da unngås eller begrenses til et minium.
Der hvor fluidet er vesentlig i væskeform er ladningstapet lite, men varmevekslingskoeffisienten er også meget lav. Denne situa-sjon er mindre ugunstig enn når fluidet vesentlig er i gassform, men den svarer til rørlengder som er nær ubrukbare, hvorav følger overdreven investering.og økning av omfanget.
På grunn av betydningen av ladningstapet i varmeveksleren under tofaseforhold er det klart at, uten spesielle forholdsregler,
er det der at de vesentligste ladningstap mellom de to rommene frembringes, med mindre man har tatt spesielle motsatte forholds-r regler, så som struping av ledning i den ene eller andre retning i varmeveksleren.
En slik forholdsregel bør tydeligvis unngås av det energitap den medfører, og fordi den i så høy grad begrenser den trykkdifferanse som kan utnyttes i varmeveksleren. For finregulering av til-standen er det likevel mulig, i den ene retning eller den andre å forutsette mindre vesentlig og regulerbart ladningstap.
Tofaseforhold i en varmeveksler eksisterer uten noen som helst tvil i visse punkter i varmevekslere eller kjeler, men til nå er det ikke blitt utnyttet systematisk i trinnvise varmepumper, hvor fluider under påvirkning av sitt trykk passerer fra den modul til den neste, og hvor væsken er i likevekt med dampen i hver modul.
For i en slik anordning å oppnå den virkning man ønsker, må man ha en fornuftig sammenheng mellom de forskjellige parametre, nemlig den varmefluks som mottas eller avgis av arbeidsfluidet, varmevekslerens geometri, ladningstapet i varmeveksleren og føringen. Men der er klart at man ikke er fullstendig herre over disse parametre, idet de første representerer påtvungne ytre forhold og de siste virker i hele anlegget, likesom enhver endring av disse følger på hverandre i kjede i hvert trinn. Det er således
vanskelig å bøte på disse forstyrrelser eller å innvirke på igang-setningen.
Det har sett ut som om det mest effektive middel til å regulerI<e>driften av et slikt anlegg ville være å påvirke den føringen som passerer gjennom rørene i varmeveksleren. Dette medfører at,
i motsetning til den tidligere teknikk, hele føringen mellom to trinn, og som er fastslått ved andre betraktninger, ikke konstant passerer gjennom rørene i samme varmeveksler, eller de samme rørene i varmeveksleren, med andre ord at den del av den føringen som overføres fra et rom til et annet ikke passerer varmeveksleren og avledes enten til en annen varmeveksler eller til en ledning der den ganske enkelt blir under-kastet et ladningstap svarende til trykkforskjellen mellom de to rom.
Oppfinnelsen gir også en fremgangsmåte for varmeveksling der den varme som tilføres eller avgis av et varmebærende fluidum brukes til å la et arbeidsfluidum gå over fra væsketilstand til damp-tilstand eller omvendt. I denne fremgangsmåten lar man de to fluider sirkuleres i en rekke moduler hvorav hver omfatter et rom der arbeidsfluidet væske- og dampfaser er hovedskalig i likevekt, idet rommene har trykk- og temperaturtrinn, idet dampen trekkes ut fra hvert rom og føres til et kompressortrinn og idet arbeidsfluidets væskefase passerer fra en modul til den neste i retning av avtagende trykk, idet minst en del av denne passasjen foregår etter den ovenfor beskrevne fremgangsmåte, idet fremgangsmåten oppviser det særtrekk at for å vedlikeholde de ønskede forhold i varmeveksleren lar man denne bare gjennomstrømme av en av den væskefasen som går fra et rom til det neste, idet en annen del av væskefasen går fra et rom til neste uten å passere varmeveksleren, og man lar fordelingen av væske variere mellom disse to delene.
Selvsagt kan en slik fremgangsmåte anvendes på fransk patent
7 6 14 96 5, nevnt ovenfor, hvor den damp som forlater et kompresjonstrinn sendes til nabomodulen med høyere trykk og temperatur for der å komme i kontakt med væskefasen.
Ifølge en fordelaktig modifikasjon av oppfinnelsen sender man når man i en moduls nivå avoverheter den dampmengden som kommer
fra nabotrinnet med lavere trykk og temperatur og som har :_.:passert kompresjonstrinnet i siste modul, hvilket kan foregå j
ved at man sørger for total kontakt som i fremgangsmåten i nevnte patent, eller på annen måte for å bevirke denne avoverhetningen inn i denne dampmengden minst en del av væsken som ikke har passert varmeveksleren.
Ifølge en annen fordelaktig modifikasjon, som kan kombineres med den forrige, sendes minst den del av den væskemengde som ikke har passert varmeveksleren inn i en ejektor der man lar den avgi minst en del av den dampmengden som kommer fra nabomodulen under lavere trykk og temperatur og som har passert det tilsvarende kompresjonstrinn, slik at nevnte dampmengde blir overkomprimert og avoverhetet. På den måte tapes ikke den energi som skyldes avspenning av væskefasen mellom to moduler, men brukes til å avlaste kompressoren.
En anordning for iverksettelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal nå bli beskrevet ved hjelp av figurene, der:
- fig. 1 viser et skjema av en "oppvarmet" modul, og
- fig. 2 viser et skjema av en "avkjølt" modul.
Den anordning som disse figurer referer seg til og som er beskrevet som et ikke begrensende eksempel, er en varmepumpe som virker med ammoniakk som arbeidsfluidum, idet det fluidum som til-føres varme er lunkent vann av geometrisk opprinnelse eller som skriver seg fira industrianlegg, og det fluidum som bortleder varme som er beregnet på oppvarmning eller tørkning i industrianlegg .
Pumpen omfatter et visst antall "moduler" som gjennomløpes av ammoniakken. Hver modul omfatter normalt: en varmeveksler 1 i hvis rør det sirkulerer ammoniakk, idet det vannet som tilfører eller bortleder varme sirkulerer rundt rørene, en væske/gass-separator 2 av syklontypen, som kan realisere kontakt av væske- og dampfasene og en energisk omrøring av ..disse fasene slik at man hurtig oppnår likevekttilstand.
et kompresjonstrinn 3 som arbeider i dampfasen,
en ejektor 4, der væskefasen under høyt trykk får sin potensielle energi delvis omdannet til kinetisk energi som tjener til å bringe med seg gassfasen.
Visse moduler er ikke fullstendige. Således omfatter høytrykks-sluttmodulen ikke varmeveksler, kompressortrinn eller ejektor, mens i lavtrykks sluttmodulen er separatoren erstattet av en enkel resipient.
Anlegget omfatter to slags moduler, den ene typen er kalt "oppvarmet" og er vist på fig. 1. Den andre typen er kalt "avkjølet" og er vist på fig. 2.
På figurene er moduler med høyere trykk og temperatur beliggende til høyre, og moduler med lavere trykk og temperatur til venstre. En oppvarmet modul er betegnet n, og n-1 og n+1 er nabomodulen
i rekkefølge etter stigende trykk, p-1 og p+1 er de avkjølte moduler i samme rekkefølge.
I en oppvarmet modul n er ammoniakkrommet i varmeveksleren 1, for matningens skyld, forbundet til modul n+1 med en ledning 5 som er anordnet for å mate modulen vesentlig i væskefase fra denne modulens separator 2a, dvs. munner ut i nedre del av denne. Vann-rommet mates med varmt vann gjennom en ledning 6, som kommer enten fra kilden eller fra et trinn n+1 med høyere trykk og temperatur.
Vannet sendes derpå til trinn n-1 eller til evakuering gjennom
en ledning 7.
I varmeveksleren 1 opptar ammoniakken varmen og fordamper minst en del likesom det avgis en tofaset væske eller bare en dampfase som sendes til separatoren 2 gjennom en ledning 8. Denne ledningen kan sløyfes, idet rørene i varmeveksleren da munner ut direkte i separatoren. Som nevnt ovenfor, er det ikke fordelaktig at den totale fordampning finner sted i varmeveksleren i
en betydelig avstand fra utgangen, mens man kan tolerere at den utgående væsken er tofaset.
En del av den væsken som avgis fra separatoren 2a i trinn n+1 sendes gjennom en annen ledning 9 til ejektoren 4, uten å passere varmeveksleren, og oppnår der en stor hastighet idet den passerer en ejeksjonsdyse, hvoretter den bringes i kontakt med den damp som skriver seg fra kompresjonstrinn 3b i modul n-1 gjennom ledningen 10. Ejeksjonen blir frembragt med delvis fordampning og ut fra ejektoren går det et tofaset fluidum med høy hastighet, hvis damp samtidig skriver seg fra ledningen 10 og fra fordampningen av den væske som tilføres av ledningen 9. Denne blandingen føres gjennom ledningen 11 til syklon-separatoren 2, der den forener seg med den tofasede væske som kommer fra ledningen 8.
Øverst i separatoren blir gassfasen trukket ut og sendt til kompresjonstrinn 3 gjennom ledningen 12, mens væskefasen sendes fra nedre del på separatoren 2 til modul n-1 på den ovenfor angitte måte.
Ikke viste ventiler tillater en å fordele den væskestrømmen som forlater separatoren 2a i trinn n+1 mellom ledningene 5 og 9
slik at en holder slutten av fordampningsområdet i varmeveksleren 2 nær utgangen.
En avkjølt modul 1, slik som vist på fig. 2, skiller seg fra
den oppvarmede modul bare på følgende punkter:
Det fluidum som bortleder varme sirkulerer i en varmeveksler
i motsatt retning av hva det gjør i en oppvarmet modul, dvs, at det kommer inn gjennom ledningen 7 fra modul p-1, og går ut igjen gjennom ledningen 6 til modul p+1.
Varmeveksleren 1 må mates med tofaset fluidum fra separatoren 2a
i trinn p+1, og i denne hensikt fører en ekstra ledning 13 ut fra separatoren og forbinder seg med ledningen 5 ved inngangen til varmeveksleren 1. Ledningen 13 er utstyrt med en ventil 14
og den mengde damp som kondenseres i varmeveksleren er proporsjonal med den varmefluks som bortledes av vannet.
De andre deler av modulen er de samme delene i en oppvaremt m<j>dul, men en bør legge merke til at ledningen 8, som forbinder varmeveksleren l.med separatoren 2, normalt bare trenger gjennomstrømmes av væske.
I modulene av den ene eller andre typen styres de ventiler som regulerer fordelingen av fluidum mellom ledningene 5 og 9 av en parameter forbundet med en tilstand i varmeveksleren. En enkel reguleringsmåte refererer seg til den væskemengde som er til-stede i separatoren.
Videre er det ikke nødvendig at den totale dampfase som kommer fra kompressortrinnet 3b blir bragt i kontakt med den totale væskemengde, idet en del eller til og med hele denne dampfasen kan føres til kompressoren 3 uten å passere gjennom ejektoren eller separatoren, så fremt den bringes i kontakt med en tilstrekkelig mengde væskefase for å bli ført tilbake til mettet tilstand, dvs. avoverhetet. Denne avoverhetningen kan utføres i selve den roterende maskinen.
Sluttmodulen oppviser spesielle problemer: I nivå med "første" modul, dvs. den med lavest trykk og temperatur, er separtoren faktisk erstattet av et enkelt reservoar, hvis arbeidsfluidum bare avgis i form av damp. Sender man inn væskefase som ikke har passert varmeveksleren, risikerer man å bevirke tilstopning. I dette tilfelle er det, for den regulering som er begrenset på å oppnå en passende tilstand i varmeveksleren, å foretrekke å forutsette at en regulerbar væskemengde trekkes ut av reservoaret for å bli reinjisert i retning av væskesirkulasjonen fra den nærmeste varmeveksler ved hjelp av en pumpe for å overvinne trykkdifferansen medlom modulene.
På samme måte kan man i "siste" modul med høyeste trykk og temperatur ikke drive avoverhetningen.av den damp som kommer fra siste trinn i kompressoren ved hjelp av den væske som kommer fra en høyere modul, likesom den siste varmeveksler risikerer å komme ut av normal tilstand. For å unngå denne mangel er det å foretrekke å forutsette at væskefase som trekks ut i retning av utgangen fra siste varmeveksler blir reinjisert i retning
av inngangen på sistnevnte, og i regulerbar mengde ved hjelp av en pumpe for å kompensere trykkdifferansen. j
Forøvrig hindrer ikke oppfinnelsen tilstedeværelsen, i rekken av moduler, av "adiabatiske" moduler, dvs. moduler uten varmevekslere.
Claims (10)
1. Fremgangsmåte for å tilføre eller avlede varme til eller fra et fluidum som passerer et første rom der det er i mettet tilstand til et annet rom der det likeledes er i mettet tilstand men under lavere trykk og temperatur, idet varmen tilføres fluidet eller bortledes fra det mens det gjennomløper rør i en varmeveksler hvis andre rom gjennomstrømmes av et annet varmebærende fluidum, karakterisert ved at man lar minst en del av fluidet passere rørene i varmeveksleren under slike forhold at det er tofaset med en massegehalt på ca. 0,03 til ca. 0,97 over en vesentlig del av dets bane i varmeveksleren, og at det under løpet gjennom rørene underkastes
. et kontinuerlig ladningstap som svarer til den største del av trykkdifferansen mellom første og annet rom.
2. Fremgangsmåte for varmeveksling i hvilken varme som til-føres eller bortledes av et varmebærende fluidum brukes til å la et arbeidsfluidm gå over fra flytende tilstand til damp-tilstand eller omvendt, og i hvilken man lar de to fluider sirkulere i en rekke moduler hvorav hver omfatter er rom der arbeidsfluidets væske- og dampfaser er hovedsaklig i likevekt, idet nevnte rom er delt i trykk- og temperaturtrinn, idet den damp som trekks ut av hvert tinn blir komprimert mot nabomodulen og arbeidsfluidets væskefase fra en modul til den neste i retning av avtagende trykk, idet minst en del av denne passasjen foregår ifølge fremgangsmåten i krav 1. karakterisert ved at man, for å vedlikeholde de ønskede tilstander i varmevekslere, bare lar denne passeres av en del av den væskestrømning som går fra det enerom til det andre, idet en annen del av væskefasen går fra det ene rom til det andre uten å passere varmeveksleren, og at man lar fordelingen av fluidum mellom disse to deler variere.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, og i hvilken man i nivå med en modul avoverheter den dampføring som kommer fra- nabotrinnet under lavere trykk og temperatur og som har passert kompressoren i sistnevnte modul, karakterisert ved at man, for å drive avoverhetningen, sender inn i damp-strømningen minst den del av væsken som ikke har pssert varmeveksleren.
4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2 eller 3, karakterisert ved at minst en del av den væskeføring som ikke har passert varmeveksleren sendes inn i en ejektor der man lar den avgi minst en del av den dampføringen som kommer fra nabomodulen med lavere trykk og temperatur og som har passertdet tilsvarende kompressortrinn, slik at dampen blir . overkomprimert og avoverhetet.
5. Anlegg for iverksettelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 2 til 4, og omfattende en rekke moduler omfattende en varmeveksler, et kompresjonstrinn og et rom. der væske- og dampfasene bringes i kontakt, så vel som ledninger som tillater passasje av dampen fra en modul til den andre, i retning av økende trykk gjennom kompresjonstrinnene, og av væskefasen i motsatt retning gjennom varmeveksleren, karakterisert ved at det ytterligere omfatter en ledning som tillater passasje av væskefasen til et rom for å bringes i kontakt med fasene fra et annet kontaktgivende rom uten å passere varmeveksleren og midler til å styre forholdet mellom den del av væskestrømningen som passerer varmeveksleren og den del av væskestrømningen som passerer nevnte ledning.
6. Anlegg som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte ledning fører nevnte del av væsken til en ejektor som er anordnet for å bringe med seg den gassfasen som kommer fra kompressoren i nabomodulen, og at blandingen av væske og damp derpå sendes til en væske/gass-separator.
7. Anlegg som angitt i et av kravene 5 eller 6, karakterisert ved at nevnte ledning hovedsaklig mates med væskefase, mens det fluidum som tilføres varmeveksleren eller avgis fra den, kan være tofaset.
8. Anlegg som angitt i et av kravene 5 til 7, karakterisert ved at det omfatter midler til å trekke ut væskefasen og dampfasen i retning av avtagende trykk og temperatur, og til å reinjisere den således uttrukne væske oppover mot nærmeste varmeveksler.
9. Anlegg som angitt i et av kravene 5 til 8, karakterisert ved at det omfatter midler til å trekke ut væskefasen nedover fra siste varmeveksler i retning av stigende temperaturer og trykk, og til å reinjisere den således uttrukne væske oppover fra nevnte varmeveksler.
10. Anlegg som angitt i et av kravene 5 til 10, karakterisert ved at det omfatter midler til å injisere væskefasen direkte i kompressoren.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7804798A FR2417732A1 (fr) | 1978-02-20 | 1978-02-20 | Procede pour fournir ou enlever de la chaleur a un fluide condensable |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO790550L true NO790550L (no) | 1979-08-21 |
Family
ID=9204795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO790550A NO790550L (no) | 1978-02-20 | 1979-02-19 | Fremgangsmaate for tilfoering eller fjerning av varme i en kondenserbar vaeske |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4261177A (no) |
| EP (1) | EP0003927B1 (no) |
| JP (1) | JPS54122452A (no) |
| AT (1) | AT370508B (no) |
| CH (1) | CH629294A5 (no) |
| DE (1) | DE2961929D1 (no) |
| DK (1) | DK71979A (no) |
| FI (1) | FI790552A7 (no) |
| FR (1) | FR2417732A1 (no) |
| NO (1) | NO790550L (no) |
| PL (1) | PL213544A1 (no) |
| WO (1) | WO1979000641A1 (no) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4603732A (en) * | 1984-02-09 | 1986-08-05 | Sundstrand Corporation | Heat management system for spacecraft |
| US7377126B2 (en) | 2004-07-14 | 2008-05-27 | Carrier Corporation | Refrigeration system |
| US20060101850A1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Carrier Corporation | Parallel flow evaporator with shaped manifolds |
| US7398819B2 (en) | 2004-11-12 | 2008-07-15 | Carrier Corporation | Minichannel heat exchanger with restrictive inserts |
| US20060101849A1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Carrier Corporation | Parallel flow evaporator with variable channel insertion depth |
| US7806171B2 (en) * | 2004-11-12 | 2010-10-05 | Carrier Corporation | Parallel flow evaporator with spiral inlet manifold |
| US20060137368A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-29 | Carrier Corporation | Visual display of temperature differences for refrigerant charge indication |
| MX2007009257A (es) * | 2005-02-02 | 2007-09-04 | Carrier Corp | Separador liquido-vapor para un termointercambiador de minicanal. |
| US8113270B2 (en) * | 2005-02-02 | 2012-02-14 | Carrier Corporation | Tube insert and bi-flow arrangement for a header of a heat pump |
| US9618037B2 (en) | 2008-08-01 | 2017-04-11 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method for identifying health indicators for rolling element bearings |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH189348A (de) * | 1936-02-07 | 1937-02-28 | Sulzer Ag | Nach dem Kompressionsprinzip arbeitende Wärmepumpe, insbesondere für die Wärmeversorgung von Zentralheizungsanlagen. |
| CH239500A (de) * | 1944-02-10 | 1945-10-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Wärmepumpe mit mehrstufiger Kondensation. |
| CH305668A (de) * | 1950-12-12 | 1955-03-15 | Sueddeutsche Zucker Ag | Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe. |
| US2966047A (en) * | 1957-02-13 | 1960-12-27 | Normalair Ltd | Cooling of cabins and other compartments |
| US4023946A (en) * | 1973-11-09 | 1977-05-17 | Schwartzman Everett H | Rectification system for the separation of fluids |
| FR2352247A1 (fr) * | 1976-05-18 | 1977-12-16 | Cem Comp Electro Mec | Procede et dispositif pour echanger de la chaleur entre des fluides |
-
1978
- 1978-02-20 FR FR7804798A patent/FR2417732A1/fr active Granted
-
1979
- 1979-02-08 DE DE7979400086T patent/DE2961929D1/de not_active Expired
- 1979-02-08 EP EP79400086A patent/EP0003927B1/fr not_active Expired
- 1979-02-12 CH CH136179A patent/CH629294A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1979-02-14 WO PCT/CH1979/000026 patent/WO1979000641A1/de not_active Ceased
- 1979-02-15 AT AT0118679A patent/AT370508B/de not_active IP Right Cessation
- 1979-02-19 FI FI790552A patent/FI790552A7/fi unknown
- 1979-02-19 PL PL21354479A patent/PL213544A1/xx unknown
- 1979-02-19 DK DK71979A patent/DK71979A/da not_active Application Discontinuation
- 1979-02-19 NO NO790550A patent/NO790550L/no unknown
- 1979-02-20 JP JP1795279A patent/JPS54122452A/ja active Pending
- 1979-02-21 US US06/013,531 patent/US4261177A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1979000641A1 (fr) | 1979-09-06 |
| DK71979A (da) | 1979-08-21 |
| DE2961929D1 (en) | 1982-03-11 |
| EP0003927A1 (fr) | 1979-09-05 |
| EP0003927B1 (fr) | 1982-01-27 |
| US4261177A (en) | 1981-04-14 |
| CH629294A5 (fr) | 1982-04-15 |
| ATA118679A (de) | 1982-08-15 |
| FR2417732A1 (fr) | 1979-09-14 |
| JPS54122452A (en) | 1979-09-22 |
| FI790552A7 (fi) | 1979-08-21 |
| AT370508B (de) | 1983-04-11 |
| FR2417732B1 (no) | 1980-10-17 |
| PL213544A1 (no) | 1979-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4009575A (en) | Multi-use absorption/regeneration power cycle | |
| US8166761B2 (en) | Method and system for generating power from a heat source | |
| CA1283784C (en) | Power cycle working with a mixture of substances | |
| EP2942492B1 (en) | Electrical energy storage and discharge system | |
| Valdimarsson | Geothermal power plant cycles and main components | |
| CN102459824A (zh) | 具有中间存储池的热电能量存储系统以及用于存储热电能量的方法 | |
| NO790550L (no) | Fremgangsmaate for tilfoering eller fjerning av varme i en kondenserbar vaeske | |
| SE8205439L (sv) | Sett och apparat for atervinning av avfallsenergi | |
| NO791777L (no) | Fremgangsmaate og system til omforming av energi | |
| US4224796A (en) | Method for converting heat energy to mechanical energy with 1,2-dichloro-1,1-difluoroethane | |
| Özdemir | Thermodynamic analysis of basic and regenerative organic Rankine cycles using dry fluids from waste heat recovery | |
| JP2019506563A (ja) | 熱回収システムおよび熱回収システムを用いて熱を電気エネルギーに変換する方法 | |
| JPH03906A (ja) | 蒸気発電プラントにおける給水予熱方法及び装置 | |
| KR20210104067A (ko) | 열 펌프 장치 및 열 펌프 장치를 포함하는 지역 난방 네트워크 | |
| US3611718A (en) | Waste heat steam generating cycle | |
| US20100060005A1 (en) | Power generation system using low grade solar energy | |
| JP6986842B2 (ja) | 蒸気発電プラントを運転する方法およびこの方法を実施するための蒸気発電プラント | |
| EA031586B1 (ru) | Устройство для энергосбережения | |
| AU2020203271B2 (en) | A combined power plant for the conversion of low-grade heat into electricity | |
| Joy et al. | Optimizing distribution of heat exchanger surface areas for enhanced power output from vaporizing LNG at 6 bar in an organic Rankine cycle | |
| CA2190299A1 (en) | Combined multi stage flash-multi effect distillation system with brine reheat | |
| Shi et al. | Binary dual‐flashing geothermal power plants | |
| US4279126A (en) | Method of utilizing residual heat in the production of cellulose and an installation for carrying out the method | |
| JPS6157446B2 (no) | ||
| JP6776190B2 (ja) | 熱エネルギー回収装置及び熱エネルギー回収方法 |