NO791777L

NO791777L - Fremgangsmaate og system til omforming av energi

Info

Publication number: NO791777L
Application number: NO791777A
Authority: NO
Inventors: Dan Egosi
Original assignee: Dan Egosi
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-30
Publication date: 1979-12-03
Also published as: ATE2632T1; IL57376A0; CA1140888A; DE2964888D1; US4282070A; EP0005825A1; JPS54159752A; IL57376A; EP0005825B1; ZA792668B

Description

Fremgangsmåte og system til

omforming av energi.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører brennstoffeffektivitet ved energiomforming. Nærmere bestemt vedrører den en fremgangsmåte og et apparat for generering av varmeenergi og kjølekapa-sitet ved hjelp av mekaniske anordninger ved temperaturer som er egnet for industri- og boliganvendelser og ved en brennstoffeffektivitet som er vesentlig høyere enn varmeverdien for det forbrukte brennstoff.

En vesentlig del av verdens brennstofforbruk anvendes for

å frembringe varmeenergi for industri-, handels- og boligformål i temperaturområdet på opptil 400°C. For det meste genereres denne varme fremdeles på stort sett samme måte som i oldtiden, nemlig ved brenning av brennstoff. Selv om de mest avanserte metoder for varmegjenvinning anvendes kan utbyttet ved denne direkte metode for varmegenerering aldri overskride varmeekvivalenten til det forbrukte brennstoff, som en teoretisk øvre grense.

Mens fremgangsmåten med direkte brenning av brennstoff

for varmegenerering var tilstrekkelig avansert så lenge brennstoff var rikelig og billig, er dette ikke lenger tilfelle. Etter hvert som man er blitt mer oppmerksom på dette faktum er det blitt foreslått alternative metoder til varmeenergigenerering for å bevare knapt brennstoff.

F.eks. er det fra US-patentskrift 3.962.873 kjent en fremgangsmåte hvor vann først omdannes til damp i området 65-120°C

og et tilsvarende trykkområde på grovt 0,25-2,0 bar ved hjelp av solsamlere, og deretter komprimeres lavtrykksdampen mekanisk til høyere trykk og temperatur som er egnet for industrielle anvendelser.

Selv om kraftmaskinen/kompressoren i systemet ifølge nevnte US-patentskrift har en kombinert virkningsgrad på bare ca. 30-35%, kan det genereres ytterligere høytrykksdamp fra den ellers vrakete varme i maskinens ekshaust- og kjølevannssystem, hvorved det oppnås et totalt damputbytte, f.eks. ved ca. 4 bar og ca. 350°C, som kan være så mye som tre ganger mengden damp som ville bli dannet under sammenliknbare betingelser ved direkte fyring i en konvensjonell kjel. Dette forutsetter selvfølgelig at en vesentlig del av den totale varmetilførsel er solenergi.

I eksemplet som er angitt i patentskriftet er solbidraget ca. 65% av den totale energitilførsel. I perioder hvor lite eller ingen solstrøm er tilgjengelig er det behov for en brennstoff-fyrt kjel som står parat, og brennstoffvirkningsgraden ved hybridprosessen ifølge ovennevnte US-patentskrift blir under slike betingelser bare lik virkningsgraden for en konvensjonell kjel.

Dessuten benyttes ved fremgangsmåten ifølge ovennevnte US-patentskrift den konvensjonelle løsning for dampgenerering ved oppvarming av en begynnelses-fødevannsstrøm, enten i en kjel eller i en solsamler, for å omforme fødevannet til damp. Dette betyr at fødevannet må bestå av forholdsvis rent vann for å unngå tilsmussing av varmeoverføringsflåtene med avleiringer eller forurensninger fra fødevannet, som blir tilbake når vannet koker til damp dersom kondensatet ikke tilbakeføres.

Selv om soloppvarmingen av fødevannet bevirker et hensiktsmessig høyere varmeutbytte er den dessuten ikke desto mindre kostbar på grunn av den høye investering i solsamlere. En fremgangsmåte som ikke nødvendiggjør noen form for formvarming av fødevannet, men som kan utnytte den reduserte varmeenergi i selve fødevannet kan ikke bare kvitte seg med solsamlere, men er også uavhengig av tilgjengelig solstrøm og i stand til å operere dag og natt uavbrudt i.ethvert vær uten kjel.

Over hele verden foreligger det dessuten store vannmengder som er for urene av natur eller for forurenset av mennesker til å anvendes direkte i industrielle prosesser eller for den saks skyld for menneskekonsum, og store mengder kapital og brennstoff anvendes for å rense noe av det, eller i det minste for å stoppe forurensning. Mye av denne investering kan reddes ved en fremgangsmåte som bare ikke nødvendiggjør fødevann av kjelkvalitet, men som også genererer et utbytte av rent vann.

Eksempler på slike omgivende, naturlige vannreservoarer er innsjøer, elver og hav, mens kunstige kilder med konstant til-førsel og for det meste høyere temperatur omfatter industriavløp,

kommunale kloakker, saft, drikkevarer etc.

Et viktig eksempel på en av de ovennevnte vannkilder med høyere temperatur er kondensasjonsvann fra kraftverk fyrt med forsilt brennstoff eller kjernekraftverk. Denne kilde anses for tiden som en kilde for termisk forurensning og representerer en viktig begrensende faktor for økt bruk av kjerneenergi.

Selv om varmeenergipotensialet i store vannkilder, såsom havene, er blitt anerkjent, er de fleste forslag til uttrekking av denne energi basert på vesentlige temperaturdifferanser, såsom mellom havvann i overflaten og i dybden for å frembringe et termisk potensial for drift av en fordampnings/kondensasjons-kraftverksyklus under anvendelse av et overgangsarbeidsfluidum. Forsøk på å omforme slike vannkilder direkte til damp har vært betraktet som upraktisk på grunn av de høye kostnader ved forbehandling for å oppnå kjelfødevann med egnet renhet.

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er å generere varmeenergi, hovedsakelig i form av damp, fra enhver tilgjengelig vannkilde som i begynnelsen befinner seg på eller nær omgivelsestemperatur, uten behov for forbehandling av kildemediet og uten behov for en konvensjonell kjel eller uten å være avhengig av solvarmekilder eller andre naturlige varmekilder med høyere temperatur og hvor varmeinnholdet i den genererte damp er vesentlig høyere enn varmeverdien for brennstoffet som anvendes for dens frembringelse.

Andre formål med oppfinnelsen omfatter generering av kjøle-og sogar frysekapasitet for rom- og prosesskjøling side om side med produksjonen av høytemperaturdamp og den delvise omforming av urent vannkildemedium til rent, destillert vann, slik som representert ved dampen som genereres fra slike kilder etter dets kondensasjon.

Andre, valgfrie, formål med oppfinnelsen er å frembringe

en fremgangsmåte til:

a) konsentrasjon og kjøling av vandige løsninger, disper-sjoner, emulsjoner, avløp, drikkevarer, saft osv. under samtidig

uttrekking av deres vann- og varmeinnhold som anvendbar damp,

b) ekstraksjon og eventuell avvanning av oppslemminger for gjenvinning av mineraler, kjemikalier, organiske gjødningsstoffer

og liknende, samt

c) absorpsjon av spill- eller vrakvarme fra omgivelsene

og fra industriprosesser som ellers ville forurense omgivelsene,

og samtidig omforming av den absorberte varme til anvendbar varmeenergi .

Andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av fremgangsmåten og det foretrukne apparat for utførelse av denne.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til kontinuerlig generering av varmeenergi, kjøle- eller frysekapasitet og rent vann fra et tilgjengelig vandig fødemedium, og fremgangsmåten kjennetegnes ved a) at det innføres en kontinuerlig strøm av et vandig føde-medium ved en begynnelsestemperatur på under kokepunktet ved om-givelsestrykk inn i et lukket område som holdes på et trykk under koketrykket for mediet ved begynnelsestemperaturen, b) at en del av vannet i det vandige fødemedium fordampes som et resultat av trykket i området ved uttrekking av i det minste en del av fordampningsvarmen fra resten av strømmen av vandig fødemedium/hvorved det vandige fødemediums frie varme konsentreres som latent fordampningsvarme i dampen og derved kjøler resten av det vandige fødemedium,

c) at den fordampede vanndamp evakueres fra området,

d) at den evakuerte damp komprimeres til et forutbestemt

utgangstrykk, hvorved dampens enthalpi økes til et nivå som er

egnet for industrielle prosesser og/eller damputsprøytning,

e) at den komprimerte, evakuerte damp avgis som en første kilde for avgitt varmeenergi og som en kilde for rent, avgitt

vann fra prosessen, samt

f) at den avkjølte rest av det vandige fødemedium fra området tømmes kontinuerlig som en kilde for kjølekapasitet.

I det vanlige tilfelle hvor komprimeringen av dampen ut-føres i det minste delvis ved hjelp av en kompressor drevet av en varmekraftmaskin som kraftkilde omfatter fremgangsmåten opp-samling ogøkning av varmen fra motoren, som ellers vil være spillvarme, for ytterligere, anvendbar avgitt varme.

Av beskrivelsen ovenfor av basisprosessen ifølge oppfinnelsen fremgår det umiddelbart at den avviker vesentlig fra kjente løsninger til generering av damp, hvor det nemlig til-settes varme til en fødevannsforsyning for fordampning av vannet. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen trekkes varme ut fra det vandige fødemedium under fordampningen. Selv om det vandige fødemedium kan komme inn i prosessen ved eller nær omgivelsestemperatur fremskaffer mediet selv den nødvendige fordampningsvarme for fordampning av i det minste en del av vannet det inne holder. Det er ikke nødvendig med noen kjel eller annen ekstern, kilde for direkte varmeoverføring ved fremgangsmåten for å generere en avgitt høytemperaturdamp som er egnet for industrielle prosesser.

Termen høytemperaturdamp, slik den anvendes i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse, defineres som damp som har en temperatur som er høy nok til å være anvendbar for industrielle prosesser, typisk overhetet damp i området 200-400°C, og ved trykk på fra 0,5 bar opp til det kritiske trykk for damp.

Vannkilder ved eller nær omgivelsestemperatur anses vanligvis for å ha praktisk talt ingen tilgjengelig varmeenergi.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir imidlertid all varmeenergi i en vannkilde over frysetemperaturen (0°C for rent vann og vanligvis lavere for urene kilder) tilgjengelig for medvirk-ning til omforming av en del av kilden til damp.

I de tempererte og varme soner kan f.eks. naturlige vannkilder såsom tjern, innsjøer og havet ha omgivelsestemperaturer som grovt ligger fra 10 til 30°C. Dette representerer et tilsvarende varmeinnhold i området 10.00 0-30.00 0 kcal/m vann, som er ekvivalent med varmeverdien for ca. 1-3 kg fyringsolje for hver m^ vann.

Ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåte evakueres den fordampete del av fødevannsmediet fra et lukket område, som kan være et fordampningskammer, hvoretter det komprimeres. Et viktig trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at det er til-passet til anvendelse sammen med en rekke fødevannsmedier med en begynnelsestemperatur på fra eller nær omgivelsestemperatur opp gjennom lunket til varmt. Avhengig av begynnelsestemperaturnivået til fødevannsmediet og den ønskete sluttemperatur i den kjølte rest, kan fordampningen av vannet fra mediet foregå i mer enn ett lukket område eller stadier som er anordnet i rekke med stadig lavere trykknivåer. Sluttemperaturen i resten kan løpe ned fra omgivelsestemperatur til frysepunktet for mediet som kan være senket under 0°C ved tilsetning av antifrysemidler, dersom det er ønskelig med fryseutgangskapasitet for fremgangsmåten.

Dersom begynnelsestemperaturen for det tilgjengelige føde-medium er i det varme område fra ca. 50 til ca. 80°C kan komprimering av dampen fra i det minste det første område eller stadium bestå av utelukkende mekanisk komprimering hvorved dampen evakueres fra det tilsvarende trinn direkte inn i inntaket til en kompressor. Dersom fordampning utføres bare ned til omtrent lunken temperatur, kan alle stadier anvende utelukkende mekanisk komprimering hvorved den evakuerte damp fra hvert suksessive stadium tilføres til en separat kompressor eller fortrinnsvis til et inntak med lavere trykk i en flertrinns-kompressor med flere inntak.

I sannsynligvis de fleste anvendelser av oppfinnelsen vil imidlertid det tilgjengelige fødevannsmedium ligge på fra ved eller nær omgivelsestemperatur opp til ikke varmere enn lunket (dvs. i området fra ca. 10 til 40°C). For å unngå at en over-dreven stor kompressor skal håndtere damp med høyt spesifikt volum ved slike temperaturer utføres fordampningen av det eller de lukkete områder ved lunkete temperaturer og under ved til-førsel av en stråle av utsprøytet damp for evakuering av hvert stadium og etterfølgende termokomprimering av den evakuerte damp ved hjelp av strålen i en konvergerende-divergerende hals til et mellomliggende, første trykk før mekanisk komprimering av blan-dingen av utstrømmende damp og evakuert damp til et andre trykk som er systemets utgangstrykk. Et viktig trekk ved oppfinnelsen er at den utsprøytede damp rekomprimeres syklisk ved hjelp av mekaniske anordninger, slik at det ikke anvendes noen kjel.

Når det anvendes flertrinnsfordampning for et fødemedium med lunken temperatur eller omgivelsestemperatur er det tilrådelig at alle eller i det minste noen av dampejektorene støter ut til samme utløpstrykk, slik at den termokomprimerte damp fra disse stadier kan oppsamles i en felles damptrommel for avgivelse til inntaket til en mekanisk kompressor for å settes under trykk til det utgangstrykk som er nødvendig for systemet.

Når fødevannsmediets begynnelsestemperatur er forholdsvis høy, kan det passere gjennom atskillige fordampningstrinn før det i et kammer når et undertrykk som er likt det første damptrykk. På dette punkt blir det ekvivalent med et fødevannsmedium som har omtrent kuldslått temperatur, og ytterligere vanndamp og varme kan fjernes i suksessive fordampningstrinn evakuert ved damp-utsprøyting med mindre det er bestemt å ikke fortsette prosessen inn i det lavere basistrykkområde.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør således omforming av tilgjengelige vannkilder, enten disse inneholder ytterligere materialer i løsning, dispersjon eller emulsjon eller ikke og har begynnelsestemperaturer på fra like under temperaturer som er egnet for direkte anvendelse av varmeinnholdet ned til 0° eller sogar lavere.

Et viktig valgfritt trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter avgivelse av den avkjølte rest av fødevanns-mediet fra det siste fordampningskammer som en kilde for utgangs-kjølekapasitet fra prosessen. En særlig foretrukket fremgangs-

måte til avkjøling omfatter å la den avkjølte rest av fødevanns-mediet som avgis som en kilde for utgangskjøling strømme i varme-overføringsforhold med en substans som skal avkjøles, for absorbsjon av varme fra denne substans, og å resirkulere den gjenoppvarmete rest av fødevannsmediet til mateinntaket til det første kammer.

Dersom ikke hele begynnelsesvarmeinnholdet i fødemediet gjenopprettes under det eksterne kjøletrinn kan ifølge oppfinnelsen resten av fødevannsmediet, etter absorbsjon av varme fra substansen, strømme i varmeoverføringsforhold med et varmereservoar som har en temperatur som er lik eller høyere enn temperaturen i den innledende strøm av fødevannsmediet inn i det første kammer, for oppvarming av det resirkuler-te fødemedium opp til stort sett begynnelsestemperaturen eller høyere. I tilfeller hvor kilden for begynnelsesfødemediet er et stort vannlegeme, såsom en inn-

sjø eller havet, kan selve legemet funksjonere som varmereser-voaret.

Avhengig av kompresjonsforholdet som overvinnes under den mekaniske komprimering er den forgrenete utsprøytingsdampstrøm som er nevnt ovenfor sterkt overhetet, i de fleste tilfeller i en utstrekning som er høyere enn nødvendig for effektiv damp-utsprøyting. Generelt kan i det minste en del av denne over-

hetede damp, som grovt har et temperaturnivå på 2 00-400°C, ekstra-heres tvers over varmeoverføringsflaten før utsprøytingen og derved frembringe en andre varmeenergikilde. Egnete varmeekstraherings-medier omfatter vann, som er satt under trykk opp til omtrent det kritiske trykk for vann/damp for å unngå uønskete fasefor-andringer, handelsvanlige varmeoverføringsfluider, ikke-flyktige oljer, løsninger med høy kokepunktshevning, smeltede salter,

visse smeltede metaller, luft etc.

I tillegg til den første og den andre varmeenergikilde frem-brakt av fødevannsmediet, kan damp eller annen anvendbar varmeproduksjon genereres av spillvarmen i ekshaustgassene og kjøle-vannet fra motoren i en brennstoff-forbrukende kraftmaskin som

c

anvendes for å drive den mekaniske kompressor for utførelse av det mekaniske kompresjonstrinn. Spesielt kan spillvarmen fra ekshaustgassene omformes til damp i en konvensjonell ekshaust-gasskjel på samme måte som den som er beskrevet i det ovennevnte US-patentskrift, og som utgjør en tredje kilde for avgitt varme. Spillvarmen i motorens kjølevann trekkes fortrinnsvis ut ved å

la det varme kjølevann som står under trykk strømme inn i et flash-fordampningskammer som holdes på et trykk som ligger under trykknivået i kjølesystemet, fordampe en del av kjølevannet i flash-fordamperen, komprimere den genererte damp til et høyere trykk og en høyere temperatur som er egnet for anvendelser i industrielle prosesser, som utgjør en fjerde kilde for avgitt varme, avgivelse av den avkjølte rest av motorens kjølevann tilbake til kraftmaskinen samt erstatning av den fordampete kjøle-vannsmengde.

Et annet eventuelt trekk ved oppfinnelsen omfatter et dobbelvegget fordampningskammer for anvendelse som en kunstig varmebrunn for fjerning av overskuddsvarme fra omgivelsene og/ eller fra mange forskjellige fluider fra industrielle prosesser, som ellers ville bevirke termisk forurensning av omgivelsene eller som på en annen måte måtte avkjøles. Det dobbelveggete fordampningskammer har en varmeisolerende yttervegg og en varme-overførende innervegg og anvendes i et flertrinnsfordampnings-anlegg bare som det første kammer eller de første kamre. Varme fluider fra industrielle prosesser, som er innført mellom inner-og ytterveggen, avgir sin overskuddsvarme til kammeret og bidrar derved til fordampningshastigheten i det eller de første kamre.og reduserer derved hele anleggets gjennomsnittlige ut-sprøytingsdampforbruk og således kraftmaskinens brennstoff-forbruk.

Dersom også varmemaskinens spillvarme gjenvinnes, omfatter varmeenergien som er tilgjengelig på utgangssiden summen av både varmeenergien som trekkes ut av den vandige kilde som latent fordampningsvarme og varmeekvivalenten for brennst6ffet som for-brukes i varmemaskinen for gjenopprettelsen av den uttrukne varmeenergi til en høyere spesifikk enthalpi og for regenereringen av den utsprøytede damp, mindre varmetap under utvidelsen av ut-sprøytingsdampen i ejektorene og en mindre marginal mengde tapt ved konveksjon og stråling til omgivelsen. I motsetning til vanlig oppfatning er varmen som dannes ved friksjon og turbulens i kom pressoren ikke et tap for systemet ved at den nødvendiggjør en ytterligere tilførsel av brennstoff, men fremkommer som et tillegg til den avgitte damps overhete som et aktivum.

På grunn av at den spesifikke latente varme for vanndamp

er forholdsvis høy (over 600 kcal/kg) på grunn av at utvidelsen under utsprøytingen forbruker bare 5-10% av den (ca. 30-60 kcal/kg) og på grunn av at andre poster faktisk er identisk med vanlig brennstoff-forbruk (som totalt utgjør ca. 90% av brennstoff-forbruket) er det klart at varmeenergien som er tilgjengelig på utgangssiden overskrider varmeverdien for det forbrukte brennstoff vesentlig og kan nå, avhengig av det aktuelle tilfelle, opptil 200-4 00% av brennstoff-forbruket under oppnåelse av ut-gangstemperaturer på opptil 200-400°C.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i den etterfølgende beskrivelse av de•forholdsmessige fordeler mellom direkte mekanisk komprimering og kombinert termokomprimering/mekanisk komprimering uttrykt som en komprimeringsfaktor og under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk flytdiagram av et firtrinns-system ifølge oppfinnelsen for omforming av varmeenergi i et fødevannsmedium av eller nær omgivelsestemperatur til varmeenergi med temperatur som er høy nok for anvendelse i industrielle prosesser, for generering av frysekapasitet, for rensing av urent vann og eventuelt for konsentrering eller avvanning av fødevanns-mediet. Fig. 2 viser et skjematisk flytdiagram av en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, som er egnet for omforming av den lave energimengde i et fødevannsmedium, som har en høyere begynnelsestemperatur enn fødevannsmediet i fig. 1, til høyere varmeenergi for generering av kjølekapasitét, for rensing av urent vann og for konsentrering av fødevannsmediet. Fig. 3-.viser et skjematisk riss av en alternativ utførel-sesform av et fordampningskammer for anvendelse i et av systemene i fig. 1 eller 2, for lønnsom bekjempelse av termisk forurensning.

Av de to systemer som er beskrevet i detalj nedenfor har

det første den største anvendbarhet for anvendelse med tilgjengelige fødevannsmedier på eller nær omgivelses- og kuldslått-temperatur, mens det andre er særlig egnet for anvendelse med høytemperaturfødevannsmediet med temperaturer opptil varmt.

Fig. 1 viser et system ifølge oppfinnelsen for generering av varmeenergi, kjølekapasitet og rent vann fra et fødevanns-medium som har en begynnelsestemperatur i området fra på eller nær omgivelsestemperatur til kuldslått-temperatur, og for konsentrering og avvanning av fødevannsmediet. Systemet omfatter en fødevannssløyfe vist med prikkstrekete linjer, et lavtrykks-dampnettverk vist med lange strekete linjer, et høytrykksdamp-nettverk vist med tynne, heltrukne linjer, en forvarmingssløyfe vist med korte, strekete linjer, ledninger for varmytelse og kaldytelse med tykke heltrukne linjer samt diverse andre ledninger med linjer med en strek og to prikker.

Et fødevannsmedium fra en kilde 10 som har en temperatur fra omgivelsestemperatur til kuldslått-temperatur, avgis gjennom en tilførselsledning 11 til en pumpes 12 innløp. Pumpens utløp er via en ledning, 13 forbundet med et innløp 14 til et første fordampningskammer 15 som holdes på et forutbestemt undertrykk. Det vandige medium sprøytes inn i kammeret som en fin tåke fra forstøvningsdyser 16. En del av vannet fordamper under absorbsjon av den frie varme i den omgivende dusj som latent fordampningsvarme, og resten oppsamles ved bunnen av kammeret hvorfra det føres ut gjennom et mateutløp 17 og en ledning 18 til en andre matepumpes 19 innløp. Fra pumpens 19 utløp passerer det vandige medium gjennom en ledning 20 til et innløp 21 i et andre fordampningskammer 22 som holdes på et undertrykk som er lavere enn undertrykket i kammeret 15. Som i det første kammer sprøytes fødemediet fra forstøvningsdyser 23, en del av det fordamper og resten oppsamles ved bunnen av kammeret og føres ut gjennom et mateutløp 24 og en ledning 25 til en tredje matepumpe 26.

Fødemediet fortsetter deretter sin bane gjennom en ledning 27 og et mateinnløp 28 til et tredje fordampningskammer 2 9 som holdes på et enda lavere undertrykk og sprøytes fra forstøvnings-dyser 30 slik. at en del av det fordampes og resten samles opp ved bunnen av kammeret. Resten av fødemediet fra kammeret 29 forlater kammeret gjennom et mateutløp 31 og passerer til en fjerde matepumpe 33 og deretter gjennom en ledning 34 inn i et mateinnløp 35 i et fjerde fordampningskammer 36 som holdes på det laveste undertrykk i systemet. I dette siste kammer sprøytes fødevannet fra forstøvningsdyser 37, og som nevnt ovenfor fordamper en del av vannet mens resten av mediet samles opp ved bunnen av kammeret hvorfra det føres ut gjennom et mateutløp 38.

c

Fra det siste kammer 36 passerer det avkjølte fødemedium gjennom en ledning 3 9 inn i en varmeutveksler 4 0 og forlater ut-veksleren gjennom en ledning 41 og kommer inn i en pumpe 42. Mediet forlater pumpen 42 gjennom en ledning 43 og kan forgrenes enten til en ledning 44, for avgivelse utenfor prosessen, eller inn i en ledning 45 slik at det kommer inn i en andre varmeutveksler 4 6 og til slutt vender tilbake gjennom en ledning 4 7 for å forene seg med det innkommende fødemedium fra kilden 10.

Som nevnt ovenfor holdes fordampningskamrene 15, 22, 29

og 3 6 på stadig lavere undertrykk slik at en del av vanndampen i fødemediet som kommer inn i kammeret fordampes. Selv om det er vist matepumper i overføringslinjene fra et kammer til det neste vil slike pumper ikke være nødvendig dersom trykkfallet fra kammer til kammer er stort nok eller dersom kamrene er anbrakt på stadig lavere nivåer.

En av de mest viktige fordeler med den foreliggende oppfinnelse ligger i dens muligheter til å anvende som fødevanns-medium enhver vanninneholdende løsning eller blanding. Bare en minimal forbehandling er nødvendig før innføring av fødemediet i systemet. Spesielt bør mediet være fritt for faste stoffer og også for luft og andre gasser løst i det. Forbehandlingen bør omfatte siling av det innkommende råmedium og filtrering av dette for fjerning av eventuelle suspenderte partikler før innføring i den første matepumpe. Det neste trinn er å avgasse fødemediet så grundig som mulig på en måte som er ganske lik den som anvendes i vannrensningssystemer. Avgassing reduserer eller eliminerer frigjøringen av luft og andre ukondenserbare materialer i de etterfølgende lavtrykksfordampningstrinn i prosessen. I tillegg kan noen spesielle fødemedier, såsom kloakk og mange industrielle avløp nødvendiggjøre mer omstendelig pre-parering, såsom innledende fjerning av lukt for å unngå over-føring og avfetting om nødvendig for å redusere tilstopping og hindre dannelse av fordampningssenkende belegg på varmeover-føringsflater.

På den annen side er det ikke nødvendig med noen behandling for å hindre kjelstein idet fødemediet ikke oppvarmes i systemene, men istedenfor suksessivt avkjøles. Heller ikke er det nødvendig med noen sterilisering på grunn av at den høye temperatur i dampen som dannes ifølge fremgangsmåten effektivt ødelegger alle levende organismer.

c

Fordampningskamre som er egnet for anvendelse i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er tilsvarende til konvensjonelle kamre som anvendes ved vakuumkjøling, med unntagelse av at det ikke er behov for å isolere kamrene i det første trinn idet disse arbeider nær omgivelsestemperatur. Isolering er imidlertid ønskelig i de senere trinn av prosessen som holdes på temperaturer vesentlig under omgivelsestemperatur, for å minimalisere tap av kjøle-eller frysekapasitet ved prosessen.

I denne utførelsesform av systemet som er vist i fig. 1, som omfatter forvarming før dampen kommer inn i dampejektoren, kan forvarmeren anordnes i en langstrakt flaskehals ved for-damperkammerets utløp. Fordamperne kan også omfatte skjermende plater eller ledeplater i dampbanen for å eliminere overføring av salter eller andre partikler i fødemediet. Platearrangementet kan tilsvare det som anvendes i konvensjonelle fordampere.

Hvert fordampningstrinn kan bestå av et eneste fordamper-kammer, eller atskillige kamre kan være anordnet parallelt. Som forklart ovenfor kan det tilbakeblevne fødevann fra et trinn overføres til det neste trinn ved hjelp av en matepumpe, under utnyttelse av strømning ved hjelp av tyngdekraften dersom trinnene er anordnet på nedadstigende nivåer, eller ved hjelp av sug for-årsaket av det lavere undertrykk i det neste trinn. Anvendelsen av forstøvningsdyser foretrekkes når det anvendes matepumper.

For mating ved hjelp av tyngdekraft eller sug foretrekkes det å la det innkommende fødemedium strømme i mange tynne filmer i atskillige trinn over plater som er hensiktsmessig anordnet i banen for den fallende vannfilm.

Som en følge av fordampningen av en del av vannet vil resten av det vandige medium forlate hvert kammer med en lavere temperatur enn dets begynnelsestemperatur når det kommer inn, slik at fødevannet blir tiltakende avkjølt etter hvert som det passerer fra kammer til kammer. Det vil selvfølgelig forståes at antallet kamre som anvendes i et gitt system kan være større eller mindre enn de fire kamre som er vist i fig. 1 som illustrasjon idet antallet bestemmes av begynnelses- og slutt-temperaturene i føde-mediet og det ønskete temperaturfall mellom trinnene. Den nedre grensetemperatur for resten av fødemediet som forlater kammeret 36 gjennom rnateutløpet 38 er mediets frysetemperatur. Fødemediet som vrakes fra prosessen inn i varmeutveksleren 4 0 er således en kjøle- eller sogar en frysekapasitet for absorbsjon av varme fra et medium som det er ønskelig å kjøle og som strømmer inn i varmeutveksleren gjennom en ledning 48 og forlater denne gjennom en ledning 4 9 idet det passerer i motstrømsvarmeoverføringsforhold til frysemediet inne i varmeutveksleren 40.

Etter å ha absorbert varme fra substansen som skal avkjøles i varmeutveksleren 40, kan det i det minste delvis gjenoppvarmete fødemedium føres ut gjennom ledningen 4 4 dersom det ikke kan finnes noen ytterligere anvendelse for det i prosessen. Dersom mediet på den annen side inneholder nyttige materialer eller andre gjenanvendbare bestanddeler, f.eks. antifrysestoffer.som er tilsatt for å senke frysetemperaturen for økning av frysekapasiteten, kan mediet omdirigeres, i det minste delvis, gjennom en ytterligere varmeutveksler 46 for å bringes opp til temperaturen for det innkommende fødemedium fra kilden 10.

Varmemediet* i varmeutveksleren 46 kommer inn gjennom ledningen 48 og forlater denne gjennom ledningen 49 idet det passerer i motstrøm til det tilbakevendende fødemedium inne i varmeutveksleren. Dette varmemedium kan ha omgivelsestemperatur eller fortrinnsvis over omgivelsestemperatur. Det kan bestå av indu-striavløp eller kommunale avløp, flytende produkter som krever avkjøling til omgivelsestemperatur, såsom melk eller øl etter pasteurisering, kondensatorkjølevann, vann oppvarmet ved hjelp av solenergi eller en vilkårlig annen tilgjengelig varmekilde.

Alternativt kan ledningen 45 og 47 være neddykket i føde-mediumkilden 10., som kan være sjøen, en elv, et tjern, en kloakk-behandlingsbeholder eller et annet forholdsvis stort legeme av et vandig medium, eller de kan løpe gjennom et ikke-vandig medium eller en industriell prosess, som er i stand til å overføre varme til det tilbakevendende fødemedium, med eller uten behov for en separat varmeutveksler.

Dersom fødemediet inneholder andre materialer enn vann, såsom kjemikalier, mineraler og salter i løsning eller dispersjon, vil dets passasje gjennom suksessive fordampningstrinn øke konsentrasjonsnivået av disse materialer i det resirkulerte fødemedium. Det er således mulig ved hjelp av gjentatt resirkulering og ved justering av mengden friskt fødemedium som inn-føres gjennom ledningen 11 å oppnå en oppslemming av ønsket konsentrasjon fra utløpsledningen 44 for å trekke ut materialene i enhver egnet prosess utenfor.

Som antydet ovenfor kan det vandige fødemedium med hensikt biandes med en egnet, ikke-flyktig, handelsvanlig frostvæske for å øke frysekapasiteten ved senkning av mediets frysetemperatur. Ved å anvende slike midler er det i praksis mulig å nå temperaturer på -15-17°C. På grunn av at slike midler er forholdsvis kostbare er det ønskelig å resirkulere alt fødemedium til inn-løpet til det første kammer, slik at ikke noe frostvæske går tapt. Av og til vil det være nødvendig å fornye frostvæsken. Dette kan lettvint gjøres ved å føre det forbrukte medium gjennom ledningen 44 og å innføre et nytt middel gjennom kilden 10.

Ved betraktning av den neste behandling av vanndampen som er fordampet fra fødemediet, føres dampen i det første kammer 15 gjennom et damputløp 51 ved toppen av kammeret. En dampejektor 52 har et dampinnløp 53 som er forbundet med det første kammers damputløp gjennom-en valgfri varmeutveksler 54 hvis formål vil bli beskrevet nedenfor.Fordampningskamrene 22, 29 og 36 har tilsvarende damputløp 55, 56 og 57. Ytterligere dampejektorer 58, 59 og 60 har respektive dampinnløp 61, 62 og 63 som er forbundet med de ytterligere kammerutløp gjennom varmeutvekslere 64, 65 og 66.

Dampejektorene som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har vanlig utforming som kan omfatte en eller flere Laval-dyser. Atskillige ejektorer kan være anordnet parallelt

for hvert fordampningskammer, og suksessive trinn kan anvende økende antall ejektorer, slik at optimal dampevakuering oppnås i forhold til forbruket av utsprøytende damp, og således at utløpstrykkene fra hvert trinn vil befinne seg på det forutbestemte, første damptrykknivå. Systemet kan hensiktsmessig være utstyrt med tilbakekoplingskontrollanordninger for regulering av damptilførselen til individuelle ejektorer eller grupper av ejektorer for optimalisering av operasjonen ved varierende mate-betingelser.

Det er også mulig å anvende- konvensjonelle totrinnsejektorer hvor det andre trinn evakuerer utløpet fra det første trinn, slik at trykket i den kombinerte blanding av evakuert damp og utsprøytende damp termokomprimeres til et mellomnivå ved utløpet fra det første trinn og til sluttnivået ved utløpet av det annet trinn. Slike totrinnsejektorer er særlig fordelaktige for anvendelse i forbindelse med systemets sluttfordampningstrinn hvor temperaturene nærmer seg 0°C, eller sogar lavere i de tilfeller hvor fortynnete saltløsninger, laker, kaustiske løsninger eller kommersielle frostmaterialer anvendes som fødemedium eller i dette.

Funksjonene for dampejektorene 52, 58, 59 og 60 er å opprettholde det forutbestemte undertrykk i hvert av fordampningskamrene og å termokomprimere dampen som evakueres fra de respektive kamre til et forutbestemt første trykk, som er lavere enn minimumstrykket som er egnet for industrielle anvendelser og er generelt i området 0,05-0,15 bar. For å oppnå disse funksjoner mates dampejektorene fra en felles damptilførselsledning 67 gjennom respektive grener 68, 69, 70 og 71 til dampinnløp 72,

73, 74 og 75 i de respektive dampejektorer.

Inne i hver ejektor føres dampen som evakueres fra det til-førende kammer med i en stråle av utsprøytet damp med høy hastig-het og termokomprimeres deretter i et konvergerende-divergerende spredersystem til det ovennevnte forutbestemte første trykk i utløp 76, 77, 78 og 79 i de respektive ejektorer. Fra ejektor-utløpene passerer de sammenførte strømmer av utsprøytende damp og evakuert damp gjennom ledningen 81, 82, 83 og 84 til en felles trommel 85 med damp av første trykk. Den oppsamlete damp føres deretter gjennom en ledning 86 til et innløp 87 i en mekanisk kompressor 88 drevet via en aksel 89 ved hjelp av en kraftmaskin 90. Den mekanisk komprimerte damp forlater kompressoren gjennom et utløp 91 og en ledning 92 til en fordelingsventil 93, hvor en dampstrøm, som svarer til kravene for utsprøytende damp i systemet, avdeles gjennom en ledning 94, mens resten av dampen fortsetter gjennom en ledning 95 for å funksjonere'som en første kilde for avgitt varme for anvendelse i en vilkårlig egnet industriell prosess.

Det er ønskelig at kompressoren 88, som alle andre komponenter i utstyret i systemet, er isolert for å hindre varmetap til omgivelsene, slik at komprimeringen utføres stort sett adiabatisk. Som et resultat vil dampen som forlater kompressoren være overhetet. Dette er i de fleste tilfeller fordelaktig for den avgitte prosessdamp, men det kan være mer økonomisk å holde over-hetingsnivået for den utsprøytende damp på et lavere nivå. Følge-lig kan dampen som avdeles gjennom ledningen 94 passere gjennom en varmeutveksler 96 for fjerning av noe av eller hele dens overhete ved hjelp av et egnet varmeutvekslingsmedium som kommer inn gjennom en ledning 97 og strømmer ut gjennom en ledning 98; Dette utgjør en andre kilde for avgitt varme. Den forgrenete damp vender tilbake som utsprøytende damp gjennom en matesamletank 67. Dersom den utsprøytende damps optimale trykk er lavere enn trykket som er nødvendig for den avgitte prosessdamp kan i tillegg den ut-sprøytende damp forgrenes før sluttkomprimeringstrinnet, eller dampen kan komprimeres ytterligere i en ytterligere kompressor (ikke vist) som drives ved hjelp av samme eller en annen kraftmaskin. Dersom kravet til trykk for den utsprøytende damp er høyere enn for den avgitte prosessdamp kan alternativt den ut-sprøytende damp komprimeres ytterligere etter forgrening av. utgangsdampen.

Selv om enhver type kraftmaskin kan anvendes for utøvelse av oppfinnelsen anses en varmekraftmaskin for å være valget i de fleste tilfeller. En stasjonær dieselmotor er et eksempel på en egnet kraftmaskin. Dens totale termiske virkningsgrad er ca. 40%, og både dens kjølesystem og dens ekshaustgasser frembringer ytterligere varmeproduksjon på ca. 25% av det totale tilførte brennstoff ved forholdsvis høye temperaturer. Ved å utvinne disse avgitte varmer kan den totale termiske virkningsgrad for en dieselmotor anvendt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen komme nært opptil 90% etter marginale tap.

Stirling-motoren representerer en annen egnet type kraftmaskin på grunn av at både dens ekshaustgasser og dens arbeids-fluidum gir en varmekilde i området 250-300°C. Stirling-motoren omfatter den ytterligere fordel i forhold til dieselmotoren at den kan anvende flere brennstoffer på grunn av at den er en damp-motor.

Kraftmaskinen 90 som anvendes for å drive den mekaniske kompressor 8 8 er således typisk en forbrenningsmotor som ener-giseres ved brennstoff-forbruk. Maskinen mottar brennstoff gjennom en ledning 99, forbrenningsluft gjennom en ledning 100 og kjølevann gjennom en ledning 101. Varme ekshaustgasser fra for-brenningen av brennstoffet og luften inne i maskinen strømmer ut gjennom en ledning 102 til en ekshaustkjel 103 hvor de avgir en vesentlig andel av sitt varmeinnhold til en tilførsel av føde-vann som kommer inn gjennom en ledning 104 og som forlater som damp gjennom en ledning 105. De avkjølte ekshaustgasser forlater kjelen gjennom en ledning 106. Ekshaustkjelen kan være en vilkårlig konvensjonell kjel, som fortrinnsvis arbeider i motstrøm, og et handelsvanlig varmeoverføringsfluidum kan anvendes isteden-c for vann dersom det er ønskelig. I alle tilfeller utgjør det oppvarmete medium som strømmer ut gjennom ledningen 105 en tredje kilde for avgitt varme eller damp fra systemet.

Oppvarmet maskinkjølevann under trykk forlater maskinen gjennom en ledning 107 og kommer inn i et flash-fordampningskammer 108 hvor en del av det hurtig omdannes til damp. Den avkjølte rest av kjølevannet fra maskinen føres tilbake til maskinen gjennom en ledning 109 mens den fordampete del avgis gjennom en ledning 110 til en hjelpekompressor 111 drevet av kraftmaskinen 90 via en aksel 112. Dampen som settes under trykk i kom-, pressoren 111 strømmer gjennom en ledning 113 i form av damp som har et trykk og en temperatur som er høye nok til at den er anvendbar i en industriell prosess som en fjerde kilde for avgitt varme eller damp fra systemet. Den fordampete mengde av kjølevannet etterfylles gjennom kjølevannsinnløpet 101. Trykket i dampen fra den ekstra kompressor kan være det samme som i dampen fra hovedkompressoren. I dette tilfelle kan de to utløps-ledninger 95 og 113 føres sammen til dannelse av en eneste av-givelseskilde dersom dette er ønskelig.

Det ble nevnt ovenfor at dampen som evakueres fra kamrene 15, 22, 29 og 36 fortrinnsvis er forvarmet i respektive varmeutvekslere 54, 64, 65 og 66. Varmemediet for dette formål til-føres i utførelsesformen i fig. 1 enten ved hjelp av oppvarmet maskinkjølevann eller varm smøreolje som skal avkjøles fra kraftmaskinen gjennom en ledning 114, en pumpe 115 og grenledninger 116, 117, 118 og 119 til de respektive varmeutvekslere. Det av-kjølte varmemedium føres deretter tilbake gjennom grenledninger 120, 121, 122 og 123 til en returledning 124 og derved til maskinen.

Varmen som innføres i den kalde damp som fordampes fra føde-mediet i fordampningskamrene før den kommer inn i ejektoren akselererer den fremadrettede bevegelse av dampen inn i de respektive dampejektorinnløp, slik at mindre kinetisk energi i den utsprøytede dampstråle benyttes for evakuering av dampen fra kamrene og mer er tilgjengelig for termokomprimering av dampen. Det høyere utgangstrykk fra ejektorene som derved oppnås betyr

et høyere inngangstrykk for kompressoren 88, slik at et lavere kompresjonsforhold behøves for å nå det ønskete utgangstrykk enn om dampen ikke var forvarmet. På grunn av at forvarmingen foregår i lavtrykksområdet ved og under undertrykket som opp-

rettholdes i det første fordampningskammer resulterer selv en forholdsvis liten økning i ekshausttrykket fra ejektorene i en vesentlig reduksjon av det etterfølgende mekaniske kompresjonsforhold.

På grunn av at det ikke er noen damp tilgjengelig for ut-sprøyting når systemet ifølge oppfinnelsen først er startet opp arbeider anlegget i fig. 1 i begynnelsen ved hjelp av luft som innføres i kompressoren fra utsiden. Når den komprimerte luft resirkuleres gjennom utsprøytingssløyfenøker dens temperatur og trykk stadig. Samtidig blir kamrene som er forbundet med dampejektorene tiltagende evakuert inntil fordampning av fødemediet som er innført i dem begynner. Etter hvert som mer og mer damp evakueres fra kamrene erstatter denne luften i systemet, som kan fjernes ved hjelp av vanlig avgassingsutstyr, inntil systemet til slutt arbeider i likevektstilstand med bare damp i utsprøy-tingssløyfen og all luft er blitt fjernet.

I utførelsesformen i fig. 1 fordampes all vanndampen som

er trukket ut av fødevannsmediet ved stadig synkende undertrykk i de suksessive kamre og termokomprimeres deretter i dampejektorene til et forutbestemt, første damptrykk. Den optimale verdi av dette første damptrykk avhenger av forholdet mellom forbruket av utsprøytet damp og kompresjonsforholdet for den mekaniske kompressor og av det spesifikke volum for dampen ved dette første damptrykk, noe som vil bli forklart i detalj nedenfor. Denne optimale verdi, som avhenger av den utsprøytende damps enthalpi, ligger i området 0,05-0,15 bar, noe som svarer til et mettet damptemperaturområde på 32-54°C.

I noen tilfeller kan fødevannsmediet som er tilgjengelig

for anvendelse i systemet ha en begynnelsestemperatur på eller over metningstemperaturen for den termokomprimerte damp som forlater ejektorene ved det første trykk. F.eks. kan kondensator-kjølevann eller bikjølemiddel fra kjernekraftverk ha temperaturer på over 32-54°C. I en slik situasjon er det ikke behov for damp-utsprøyting for å fordampe vann fra fødemediet før dettes temperatur faller under metningstemperaturen som svarer til det første damptrykk.

Fig. 2 viser en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen som er egnet for å generere varmeenergi fra en fødevannskilde som har en begynnelsestemperatur på over metningstemperaturen som svarer til det første damptrykk ved innstrømning i den mekaniske kompressor. For lettvint henvisningsskyld er elementer som

D

er de samme som elementer i utførelsesformen i fig. 1 angitt med samme henvisningstall. På denne måte sees det lettvint at de to siste fordampningstrinn 15 og 22 i fig. 2 svarer funksjonelt til de to første trinn i fig. 1.

I fig. 2 avgis et varmt fødevannsmedium (dvs. over metningstemperaturen for dampen i trommelen 85) fra en varm kilde 126 gjennom en mateledning 127 til en matepumpe 128. Fødevanns-mediet forlater pumpen 128 gjennom en ledning 129 og kommer inn i et fordampningskammer 130 gjennom et mateinnløp 131. Inne i kammeret 130 sprøytes fødemediet fra forstøvningsdyser 13 2.

Kammeret 130 holdes ved hjelp av en kompressor 145 på et forutbestemt undertrykk over undertrykket i kammeret 15, men under metningstrykket ved temperaturen til det innkommende varme fødemedium. Følgelig fordamper en del av vannet i fødemediet,

og den avkjølte rest samles ved bunnen av kammeret hvorfra den føres ut gjennom et mateutløp 133, en ledning 134, en pumpe 135 og en ledning 13 6 og strømmer gjennom et mateinnløp 137 inn i et annet fordampningskammer 138 hvor den sprøytes fra forstøv-ningsdyser 139.

Kammeret 138 holdes på et undertrykk som er omtrent likt damptrykket i trommelen 85. Idet dette ligger under metningstrykket for det innstrømmende fødemedium fordampes ytterligere vann i kammeret 138 slik at det resterende fødevannsmedium av-kjøles ytterligere og samles ved bunnen av kammeret. Med mindre det er bestemt å ikke fortsette prosessen inn i det lavere trykkområde blir dette ytterligere avkjølte fødemedium deretter ekvivalent med kilden 10 for fødevannsmedium i fig. 1, som har en temperatur på fra omgivelsestemperatur til kuldslått. Det føres fra bunnen av kammeret 138 gjennom et mateutløp 140 og en ledning 141 til matepumpens 12 innløp. Fra pumpen 12 følger føde-vannsmediet samme bane som den som følges i fordampningskamrene i fig. 1, dersom dette er ønskelig, og avgis eventuelt til utsiden av systemet som en kjølekilde.

Vanndampen som fordampes fra fødemediet inne i kammeret ■ 13 0 evakueres gjennom et damputløp 142 direkte inn i en dampledning 143 som fører dampen til et mellomliggende innløp 144 til en mekanisk kompressor 14 5. Innløpet 144 er anbrakt på et sted i kompressoren hvor trykket som oppnås under komprimeringen er omtrent likt undertrykket i kammeret 130.

På liknende måte evakueres vannet som er fordampet i andre-trinnskammeret 138 gjennom et damputløp 146 og en dampledning 147 direkte inn i den felles damptrommel 85. Dampen fra kammeret 138 blander seg i trommelen med den termokomprimerte damp fra dampejektorene 52 og 58, og den totale dampmengde strømmer gjennom ledningen 86 til et hovedinnløp, eller innløp med lavest trykk, 148 for kompressoren 145.

Selv om det i fig. 2 bare er vist to fordampningskamre som arbeider over det første trykknivå, kan i praksis et antall kamre som arbeider på samme måte som kammeret 13 0, anvendes enten før kammeret 130 eller mellom kamrene 130 og 138, avhengig av fødemediets begynnelsestemperatur og slutt-temperatur og av det ønskete temperaturfall mellom trinnene. Hvert av kamrene som arbeider på tilsvarende måte som kammeret 13 0 avgir dampen som dannes i det til kompressoren gjennom hensiktsmessige atskilte innløp med stadig høyere trykk enn det etterfølgende kammer. Bare ett kammer, nemlig kammeret 138, avgir sin damp til det kompressorinnløp som har lavest trykk, hvorved følgende muligheter foreligger: For det første at undertrykket i kammeret 138 er over det første trykknivå slik at kammeret 138 er det siste kammer i operasjonen. For det andre at trykket i kammeret 138 er likt det første trykk slik at enten operasjonen slutter på dette nivå eller fortsetter under det første trykknivå under anvendelse av termokompresjon for å oppnå det første trykknivå.

Dampejektorene 52 og 58 er i fig. 2 vist forbundet direkte med de respektive damputløp 51 og 55 fra fordampningskamrene 15 og 22 ved hjelp av ledninger 149 og 150, uten dampforvarmings-arrangementet i fig. 1.

Fig. 2 viser.også et alternativt arrangement for omforming av maskinens kjølevann til høytrykksdamp. Den ekstra mekaniske kompressor 111 i fig. 1 er blitt utelatt, og istedenfor ledes dampen fra flash-fordampningskammeret 108 gjennom en ledning . 151 til et andre mellominnløp til kompressoren 14 5 hvor trykket er omtrent likt fordampningstrykket som skal opprettholdes i flash-fordamperen 108.

En annen utførelsesform som er vist i fig. 2 er at varmt maskinkjølevann under hensiktsmessig trykk danner overhete-uttrekningsmediet for varmeutveksleren 96 idet det gjennom en ledning 153 strømmer inn i varmeutveksleren og strømmer ut som damp gjennom mateledningen 98, som i fig. 1. Fordelen med å

c

anvende varmt kjølevann fra maskinen istedenfor varmeoverførings-medium med omgivelsestemperatur som i fig. 1 er at dets temperatur når det forlater maskinen kan være nesten eller like høy som temperaturen til dampen som forlater varmeutveksleren 96, slik at temperaturgradienten mellom kjølevannet og den overhetede damp kan bibeholdes på en ønsket lav verdi, og slik at varme-overf øringen inne i varmeutveksleren 9 6 kan nærme seg en ideell isentropisk prosess. På den annen side vil innføring av varme-overf øringsmedium med temperatur nær omgivelsestemperatur i varmeutveksleren skape en stor varmegradient med derav følgende økt entropi og redusert termisk virkningsgrad.

På den annen side kan ekshaustkjelen 103 arbeide helt til-fredsstillende med et varmeoverføringsmedium av omgivelsestemperatur i motstrøm idet det ikke er noen laveste utgangstem-peratur foreskrevet for ekshaustgassene som forlater kjelen.

Jo nærmere til omgivelsestemperatur ekshaustgassene avkjøles desto mer fullstendig er faktisk uttrekkingen av varmen i den som ellers vil være spillvarme.

I utførelsesformen i fig. 1 samles all dampen som skal komprimeres mekanisk i en felles damptrommel før avgivelse til kompressorens innløp. I dette tilfelle er kompressorutformingen slik at snittet tvers over senterlinjen av kompressoren blir stadig mindre etter hvert som volumet til den komprimerte damp avtar. F.eks. kan en kompressor med aksial strømning representeres ved hjelp av en avkortet kjegle hvor den store ende representerer innløpet og den lille ende representerer utløpet.

Et viktig trekk ved den foreliggende oppfinnelse fremkommer ved at i den alternative utførelsesform i fig. 2 avgis bare en del av dampen som skal komprimeres mekanisk ved det laveste damptrykk i utløpet fra ejektorene. Ytterligere damp dannes ved høyere trykk og innføres i kompressoren på mellomliggende steder hvor trykket inne i kompressoren er likt trykket til den innkommende damp. På grunn av at tilførselen av damp på disse mellomliggende punkter representerer et økt volum som skal håndteres av kompressoren, omfatter utformingen av kom-pressortrinn med flere innløp et økt tverrsnitt på hvert mellomliggende innføringspunkt. I dette tilfelle kan kompressoren representeres ved hjelp av en rekke stablete avkortete kjegler, slik som vist i det skjematiske diagram i fig. 2.

Som et alternativ til arrangementet i fig. 1 og 2 er det mulig å anvende flerinntakskompresjon for en gruppe fordampere, alle utstyrt med dampejektorer, men hvor de individuelle ejektorer støter ut ved forskjellige trykk. I større anlegg kan kompressorene være utstyrt med grupper av kamre, enkle kamre, grupper av ejektorer eller enkle ejektorer, i parallelle arrangement. Hver av kompressorene kan ha et forskjellig, individuelt, optimalt inntakstrykk, og hver kan avgi damp ved forskjellige utgangstrykk eller forskjellige overhetingsnivåer ved samme utgangstrykk. Dessuten kan mellomtrinnskjøling benyttes, dvs. fjerning av overhete i kompressoren enten tvers over en varme-overf øringsf late eller ved hjelp av fjerning av overheting dersom kravet til den avgitte damp ikke nødvendiggjør en høy grad av overhete. Slik mellomtrinnskjøling reduserer kraftmaskinens brennstoff-forbruk.

Dessuten er det også mulig å dele dampen på det første trykknivå i en første og en andre strøm og å komprimere den første strøm til et hensiktsmessig damputsprøytingstrykk med mellomtrinnskjøling, slik at den utsprøytende damp vil inne-holde en kontrollert, begrenset enthalpi mens den avgitte damp fra prosessen kan være adiabatisk komprimert til et høyt over-hetenivå.

Det er selvfølgelig ingen fast øvre grense for trykket til den første kildes avgitte damp. Men på grunn av at et høyere utgangstrykk krever et større inngangsarbeid og derfor bevirker et høyere spesifikt brennstoff-forbruk vil trykket av økonomiske grunner sjelden overskride området 10,0-20,0 bar. Når den er sterkt overhetet, opptil 2 00-4 00°C eller mer, kan den avgitte damp anvendes enten for prosessoppvarming eller som arbeids-damp som den er. I noen prosesser er imidlertid mettet damp med langt høyere trykk ønskelig. For å tilfredsstille dette krav kan den avgitte damp som passerer gjennom ledningen 95 strømme inn i varmeutveksleren 154 slik at den avgir sin overhete eller en del av denne til en vannstrøm av kjelkvalitet som har et hensiktsmessig overtrykk og som kommer inn i motstrøm med en hensiktsmessig strømningshastighet gjennom en tilførselsledning 155 og forlater som mettet damp med forutbestemt trykk gjennom en utløpsledning 155'. En overtrykkspumpe i vannledningen 155

og en trykksenkningsventil ved begynnelsen av ledningen 155' er ikke vist på grunn av mangel av plass. Trykket som oppnås kan

nå nesten opptil trykket som svarer til den avgitte damps overhetetemperatur, dvs. eventuelt også nå dampens kritiske trykk, dersom den øvre grense for overhetetemperaturen til et av dette. Vannstrømmen kan bestå av dens eget sluttkondensat for å hindre dannelse av kjelstein. Den avgitte damp, hvis overhete er helt eller delvis fjernet, strømmer ut gjennom en ledning 95' med samme strømningshastighet, regnet etter vekt, som når den strøm-mer inn i varmeutveksleren, men dampens enthalpi er delt i to strømmer som utgjør, begge sammen, den første kilde for avgitt varme. Alternativt kan ved å sette utstrømningstrykket høyt nok sterkt forvarmet kjelfluidum tilføres istedenfor høytrykksdamp dersom dette er ønskelig.

Dersom enthalpien i dampen fra den første utgangskilde reduseres til samme nivå som enthalpien i den utsprøytende damp i varmeveksleren 96 kan driften av begge anordninger forenes i en. I nevnte tilfelle anbringes de kombinerte anordninger 96 og 154 best på ledningen 92 før fordelingsventilen 93. Som beskrevet ovenfor når det gjelder varmeutveksleren 96 kan varmt maskin-kjølevann med hensiktsmessig overtrykk utgjøre det overheteut-trekkende medium også for varmeutveksleren 154, og for den saks skyld også for den kombinerte anordning. I dette tilfelle strøm-mer vannet som skal omformes til damp eller kjelfødevann inn først gjennom kjølevannsledningen 101 inn i kjølesystemet for varmekraftmaskinen 90 som skal forvarmes til maskinens maksi-male kjøletemperatur, eventuelt under trykk, før det ved et hensiktsmessig høyere trykk strømmer inn i varmeutveksleren 154 (ledningen og overtrykksdannelsen ikke vist). Avgivelsen av maskinens kjølevarme enten til varmeutveksleren 96 eller til varmeutveksleren 154 eller til begge reduserer fordampnings- og komprimeringsoperasjonen som utføres i flash-fordampningskammeret 108 og den ekstra kompressor 111, respektivt i hovedkompressoren 88, og kan i visse tilfeller eliminere den totalt.

I utførelsesformene i fig. 1 og 2 er fordampningskamrene varmeisolert slik at all fordampningsvarmen tilføres av føde-vannsmediet. Det foregår således vesentlig kjøling i hver fordamper, og det er mulig å ta fordel av dette faktum for omforming av fordamperne til kunstige varmebrønner for fjerning av overskuddsvarme fra omgivelsene og fra forskjellige industrielle prosessfluider som ellers ville bidra til termisk forurensning av omgivelsene. Samtidig bidrar den uttrukne varme til systemets virkningsgrad ved senkning av brennstoff-forbruket i hensiktsmessig grad.

Fig. 3 viser en slik varmebrønn. Den viser en alternativ utførelsesform av et fordampningskammer, som er særlig fordelaktig for anvendelse' i de første f ordampningstrinn i et system ifølge oppfinnelsen. Som vist innføres et fødevannsmedium gjennom en ledning 156, en matpumpe 157, en ledning 158, en varmeutveksler 159 og et mateutløp^160 i et dobbelvegget fordampningskammer 161, hvor det tømmes i en fin dusj gjennom forstøvnings-dyser 162. Fordamperens 161 yttervegg 163 er fortrinnsvis isolert for å hindre varmetap til omgivelsene utenfor, mens innerveggen 164 er fremstilt av et materiale som har gode varmeoverførings-egenskaper.

Varmt vann kommer inn i mellomrommet mellom veggene gjennom en innløpsledning•165 og styres i en spiralbane nedad av ledeplater (ikke vist) og strømmer ut av mellomrommet gjennom et ' utløp 166, og danner derved en varmekilde i tillegg til den frie varme i det innkommende fødemedium for tilførsel av fordampningsvarmen til vannet som fordampes fra mediet inne i kammeret. Ytterligere varme kan tilføres fra en varmeutvekslersløyfe 166, som kan være i form av en radiator eller spiral som er anbrakt i den nedadrettede dusj. Et varmeutvekslingsmedium med egnet temperatur fra en vilkårlig tilgjengelig kilde strømmer gjennom sløyfen 166, idet det kommer inn gjennom et innløp 167 og forlater den gjennom et utløp 168. En tilsvarende varmeutveksler-sløyfe 169 kan levere enda mer varme til det resterende føde-medium ved bunnen av kammeret fra et varmemedium som sirkulerer fra et innløp 170 til et utløp 171.

En annen anordning, som eventuelt kan være anordnet, for absorbsjon av varme i fordampningsprosessen omfatter en ekstra ekstern varmeutveksler 172 som er forbundet med et utløp 173 i kammeret 161 for gjenoppvarming av det tilbakeblevne fødemedium i kammeret og deretter resirkulere dette gjennom en ledning 174, en pumpe 175 og en ledning 176 tilbake til fordamperen for avgivelse som en fin dusj fra et andre sett av forstøvningsdyser 177. Varme som er avgitt til det resirkulerte fødemedium i varme-•utveksleren 172 fra en egnet varmekilde kommer inn i varmeutveksleren gjennom en ledning 178 og forlate.r denne gjennom en ledning 17 9. Det kan være anordnet mer enn én fødemediumssir-kulerende sløyfe av denne type for hver fordamper dersom dette

c

er ønskelig. Eventuelt fødemedium som ikke resirkuleres føres ut gjennom et annet mateutløp 180 for videre bearbeidelse som i systemene i fig. 1 og 2, mens dampen evakueres gjennom et utløp 181.

Egnete varmekilder for de forskjellige varmeutvekslere som

er forbundet med fordamperen i fig. 3 omfatter termisk forurensete vannlegemer, kondenserende vann, vann eller luft oppvarmet ved hjelp av solenergi, industriavløp, forbrenningsgasser, kjøleluft fra luftkondisjoneringsanlegg, luft fra kompressorer samt prosessfluider som krever kjøling uten fordampning, såsom øl og melk etter pasteurisering.

Fordampningskammeret i fig. 3 er særlig egnet for de første fordampningstrinn i et flertrinns-fordampningssystem på grunn av at forbruket av utsprøytingsdamp (og tilsvarende brennstoff-forbruk) øker på hvert etterfølgende trinn som følge av at det er nødvendig å opprettholde stadig lavere undertrykk i kamrene. Således er det mest ønskelig å anvende en dobbeltvegget fordamper som vist i fig. 3 som førstetrinnsfordamperen i et system, mens det er mindre ønskelig å anvende en som det annet trinn osv. Det vil selvfølgelig ikke være økonomisk å anvende dobbeltveggete fordampere til mer enn den første halvdel av trinnene i et flertrinnsfordampnings-anlegg.

Varme som tilføres i tillegg til det frie varmeinnhold i

det innkommende fødevannsmedium øker fordampningshastigheten i det eller de'første dobbelveggete trinn, hvor spesifikt utsprøy-tingsdampforbruk er lavere, men forandrer ikke fordampningshastigheten i de senere trinn hvor det spesifikke utsprøytingsdamp-forbruk er høyere, og reduserer derved det gjennomsnittlige damp-forbruk i alle trinn. Det er selvfølgelig nødvendig å tilpasse varmekilden til fordampningstrinnet slik at kilder med forholdsvis lav temperatur anvendes for senere trinn enn kildene med høyere temperatur, for å sikre vat varmekildens temperatur er hensiktsmessig høyere enn trinnets temperatur.

Beskrivelsen ovenfor av de foretrukne utførelsesformer

gir en grunnleggende forståelse av oppfinnelsen, slik at det i det etterfølgende kan parametrene som fører til et optimalt nivå for det første damptrykk ved utløpet fra ejektorene dis-kuteres. Dette nivå er identisk med innløpstrykket for den mekaniske kompresjon og representerer også det nivå hvor prosessen, som anvender fødevann fra den varme kilde, forandres

fra utelukkende mekanisk kompresjon til termokompresjon som et første trinn før den endelige mekaniske kompresjon.

Som antydet ovenfor bevirker de lave undertrykk i fordampningskamrene som hører til den første kilde, at dampen er meget voluminøs. Dampens spesifikke volumøker hurtig i et inverst forhold med den synkende undertrykksgradient, begynnende ved 28,2 m"Vkg ved en temperatur på 3 2°C og svarer til 0,0 5 bar, og når 206 m<3>/kg ved 0°C og svarer til 0,006 bar. Dessuten resulterer de meget lave undertrykk i at et meget høyt kompresjonsforhold må overvinnes for å nå det andre damptrykk. Ved et forholdsvis lavt trykk på 2 bar for det andre trykk er de respektive kom-presjonsf orhold da 2/0,05 = 40 og 2/0,006 = 328.

En mekanisk kompressor som starter direkte på det laveste undertrykk i området under ca. 0,05 bar vil således måtte være enormt stor, eventuelt for kostbar å bygge og vedlikeholde og å operere, og det vil ikke være sundt, teknologisk og økonomisk, å forsøke å håndtere dampen gjennom hele kompresjonstrinnet utelukkende ved hjelp av mekaniske anordninger. Det foreligger således et dilemma: Teoretisk krever det mindre energi å nå det andre damptrykk ved hjelp av utelukkende mekanisk kompresjon enn ved kombinert termokompresjon og mekanisk kompresjon, men i praksis er det nesten umulig, dersom det ikke er uøkonomisk,

å overvinne dampen i lavtrykksområdet på mindre enn ca. 0,05

bar utelukkende ved hjelp av mekanisk kompresjon."

Med termokompresjon er det på den annen side mulig å håndtere den voluminøse damp ganske effektivt, men bare opptil et visst punkt. Som det kan tas ut av nomogrammer eller formler

for utledning eller utarbeidelse av forbruk av utsprøytende

damp fra relevant litteratur om vakuumkjøling ved damputsprøy-ting er forbruket av utsprøytende damp ikke overdrevet selv ved meget lave undertrykk så lenge det opprettholdes et lavt kom-pres jonsf orhold mellom det første damptrykk og undertrykket.

Men dampforbruket øker eksponentielt med økende førstedamptrykk, noe som innebærer at der er et punkt før økningen blir for sterk og opptil hvilket termokompresjon kan utføres med rimelighet. Forbi dette punkt kommer forbruket av utsprøytende damp straks utenfor rekkevidde, så mye at dersom det første damptrykk er likt det andre damptrykk vil forbruket bli uendelig, selv i en ideell prosess uten tap.

For å overvinne begrensningene som ligger i begge kompre-

c

sjonsmetoder vil en løsning være å benytte hver av dem i det området hvor den er mest effektiv og hvor den annen er mindre effektiv. Men fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse går et vesentlig steg videre. Den kombinerer begge metoder ved hjelp av den cykliske måte for regenerering av utsprøytende damp ved hjelp av den mekaniske kompressor, i én kompakt operasjon, som er mer kompakt enn noen av kompresjonsmetodene alene, for ikke å nevne summen av begge, idet når det gjelder et mekanisk anlegg som anvendes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det for det første ingen kjel i bruk, og den anvendte kompressor er, til tross for at den gjenkomprimerer den utsprøytende damp og komprimerer den utsprøytede damp, vesentlig mer kompakt enn ved direkte mekanisk kompresjon som starter på det laveste undertrykk.

Ved konvensjonell, direkte mekanisk kompresjon av lavtrykks-damp til damp med'høyere trykk er kompressorens kompakthet en funksjon av to parametre: Det spesifikke innløpsvolum for dampen i m 3/kg og kompressorens kompresjonsforhold. Dersom den første parameter betegnes A og den andre parameter B kan en komprimeringsfaktor defineres som produktet A x B.

Denne komprimeringsfaktor må utelukkende betraktes som et verktøy for sammenlikningsformål for å presentere utelukkende den relative komprimering, og idet den ikke har noen enhet indikerer den ikke noen aktuell størrelse, men bare en sammenliknings-størrelse.

I hybridprosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse, som kombinerer termokompresjon med mekanisk kompresjon, må det inn-føres en tredje parameter for å ta hensyn til kravet om at det for hvert kg nykomprimert damt (dvs. tidligere evakuert damp)

må kompressoren også gjenkomprimere mengden utsprøytet damp som er blitt anvendt for å danne den nye damp. Dersom den tredje parameter angis med C kan en komprimeringsfaktor for hybrid-systemet ifølge oppfinnelsen defineres som A x B x C, hvor B

nå bare representerer kompresjonsforholdet for andre damptrykk pr. første damptrykk, idet det resterende forhold (første damptrykk pr. basis undertrykk) allerede er medregnet i C i form av utsprøytende damp som anvendes for å oppnå det første trykk, og hvor A er det spesifikke innløpsvolum ved det første trykk. Verdien av C ved direkte mekanisk kompresjon er selvfølgelig alltid 1 kg.

Under henvisning til eksemplet ovenfor (spesifikt damp- volum ved 0°C og 0,0 06 bar = 206 m^/kg, trykk av utsprøytende damp ved det andre damptrykk = 2 bar) er komprimeringsfaktoren A x B ved direkte mekanisk kompresjon 206 x (2/0,006) = 67.570, mens det for kombinert kompresjon i samme temperaturområde ble funnet en nær optimal verdi for komprimeringsfaktoren ved ca. 0,1 bar, hvor A = 14,5 m<3>/kg, B = 20 ganger og C = 4,5 kg + 1 kg = 5,5 kg. Dette resulterer i en faktor A x B x C på bare 1595. Dette gir, utelukkende for det gitte eksempel, at kompressoren som anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse og som anvendes på en måte med kombinert kompresjon, er 67.570/1595 = 42,4 ganger mer kompakt enn en kompressor som arbeider ved direkte kompresjon som begynner ved 0,006 bar. For verdien C ble det antatt firetrinns-fordampning som begynte ved en omgivelsestemperatur på 24°C,

og en dampforvarmingseffekt på 2 kcal/kg. Når det gjelder utelukkende det mekaniske kompresjonsforhold B er dette 328/20 = 16,4 ganger mindre ved kombinert kompresjon.

Den laveste verdi for kompresjonsfaktoren, kan for ethvert gitt trykk for utsprøytende damp og laveste kammertrykk utarbeidelse under data fra damptabeller ellerMollier-diagrammer for vanndamp og fra nomogrammer eller formler for beregningen av forbruket av utsprøytende damp, ved å interpolere dens tre inn-byrdes beslektede parametre A, B og C, relevant for suksessive nivåer av det første trykk, dekkende det tredje område på mellom 0,0 4 og 0,2 bar. På begge sider av den laveste verdi, dvs. ved

et høyere førstetrykk og også ved et lavere førstetrykk oppnås det større komprimeringsfaktorer. I retning nedad synker C, men A x B øker i et høyere forhold. I retning oppad synker A x B,

men C øker på en forholdsvis kraftigere måte.

Det bilde som fremkommer fra utarbeidelsen av nevnte data viser at de laveste verdier for komprimeringsfaktoren ligger i trykkområdet 0,05-0,15 bar, hvor de :'. lavere trykk vedrører de lavere trykk for utsprøytende damp (begynnelse ved ca. 0,5 bar) og de høyere trykk i området vedrører høyere trykk for utsprøyt-ende damp (opptil 2 0 bar).

Sammenliknings-komprimeringsfaktoren indikerer bare at

det første damptrykks nivå hvor det mekaniske utstyr er mest kompakt for ethvert trykk for utsprøytende damp, men de't representerer ikke den mest effektive konstellasjon av prosessen for generering av det høyest mulige forhold mellom avgitt energi og tilført brennstoff.

Ved høyere første damptrykk enn de som er indikert med

o

komprimeringsfaktoren avtar utgangs/inngangsforholdet hurtig på grunn av forbruket av utsprøytende damp som øker eksponentielt, slik at fordelen med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til generering av et vesentlig overskudd av avgitt i forhold til tilført senkes raskt og slik at det ikke er tilrådelig å fastlegge det første trykk i det området.

Ved lavere første damptrykk øker imidlertid forholdet mellom avgitt og tilført på grunn av synkende behov for utsprøyt-ende damp. Men noe som ikke fremgår av beregningen av forholdet mellom angitt og tilført er at størrelsen på det mekaniske utstyr også øker, noe som således forårsaker høyere årlige kapital- og driftskostnader. Men utstyrets økning i størrelse øker først med ikke for sterk stigning før det ved under ca. 0,05 bar akselererer hurtig. Komprimeringsfaktoren indikerer således et toppnivå for det første damptrykk, hvorunder, i området ned til ca. 0,05 bar, det kan oppnås balanse mellom fremherskende økonomiske betingelser, såsom kostnader og tilgjengelighet på brennstoff på den ene side, og kapital på den annen side, for å oppnå det laveste eller mest gunstige break-even-punkt.

Claims

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig generering av varmeenergi, kjølekapasitet og rent vann fra et tilgjengelig vandig føde-medium, karakterisert ved a) at det innføres en kontinuerlig strøm av et vandig føde-medium ved en begynnelsestemperatur på under kokepunktet ved om-givelsestrykk inn i et lukket område som holdes på et trykk under koketrykket for mediet ved begynnelsestemperaturen, b) at en del av vannet i det vandige fødemedium fordampes som et resultat av trykket i området ved uttrekking av i det minste en del av fordampningsvarmen fra resten av strømmen av vandig fø demedium, hvorved det vandige fødemediums frie varme konsentreres som latent fordampningsvarme i dampen og derved kjøler resten av det vandige fødemedium, c) at den fordampede vanndamp evakueres fra området, d) at den evakuerte damp komprimeres til et forutbestemt utgangstrykk, hvorved dampens enthalpi økes til et nivå som er egnet for industrielle prosesser og/eller damputsprøyting, e) at den komprimerte, evakuerte damp avgis som en første kilde for avgitt varmeenergi og som en kilde for rent, avgitt vann fra prosessen, samt f) at den avkjølte rest av det vandige fødemedium fra området tømmes kontinuerlig som en kilde for kjølekapasitet.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at all fordampningsvarmen i den fordampede del av fødemediet trekkes ut fra resten av fødemediet.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at komprimeringen av den evakuerte vanndamp til et forutbestemt utgangstrykk omfatter mekanisk komprimering av dampen fra undertrykket som opprettholdes i området til utgangstrykket.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at evakueringen av vanndampen fra området omfatter tilførsel av en stråle av utsprøytende damp for evakuering av vanndamp som har fordampet fra fødemediet i området til en kombinert strømning sammen med strålen av utsprøytende damp, og at komprimeringen av den evakuerte damp omfatter termokomprimering av dampen ved hjelp av den utsprøytende dampstråle i en konvergérende-divergerende hals til et første trykk som ligger mellom trykket som opprettholdes i området og slutt-utgangstrykket, hvoretter den kombinerte termokomprimerte damp og utsprøytende damp komprimeres mekanisk i fra det første trykk til utgangstrykket.samt at fremgangsmåten dessuten omfatter opp- . deling av hele den kombinerte strømning i en første strøm og en andre strøm, at den første resirkuleres for å funksjonere som nevnte stråle av utsprøytende damp samt at den andre strøm avleveres som den første kilde for avgitt varme.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav.4, karakterisert ved at det første trykk ligger i området 0,04-0,2 bar.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert vedat det første trykk ligger i området 0,05-0,15 bar.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert v e' d at det lukkete område er det første av et antall lukkete områder som er anordnet i serie fra det første område til et siste område, hvor hvert av områdene holdes på et undertrykk som er lavere enn undertrykket i foregående område, at det inn i hvert lukket område etter det første område føres den avkjølte rest av fødemediet fra det foregående, lukkete område, at ytterligere vanndamp som er fordampet fra fødemediet i hvert område etter det første område evakueres, at den evakuerte,ytterligere vanndamp fra hvert område etter det første område komprimeres til det andre trykk, at den komprimerte, ytterligere, evakuerte vanndamp kombineres med den komprimerte, evakuerte damp fra det første område for å funksjonere som den første kilde for avgitt varme, samt at den avkjølte rest av det vandige fødemedium tømmes,fra det siste, lukkete område.

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 7, karakterisert ved at komprimeringen av den evakuerte damp fra i det minste det første av områdene omfatter mekanisk komprimering av vanndampen fra undertrykket som opprettholdes i området til utgangstrykket.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8, karakterisert ved at undertrykket i i det minste det siste lukkete område opprettholdes ved tilførsel av en stråle av ut-sprøytende damp for evakuering av den ytterligere vanndamp som dannes av fødemediet i det minste i det siste område til en kombinert strømning med strålen av utsprøytende damp, og at komprimeringen av den evakuerte ytterligere damp fra i det minste det siste område omfatter termokomprimering av vanndampen fra det siste område ved hjelp av strålen av utsprøytende damp inn i en konvergerende-divergerende hals til et første trykk mellom det respektive trykk som opprettholdes i i det minste det siste område og det forutbestemte utgangstrykk, og deretter mekanisk komprimering av den kombinerte strømning av termo-komprimert damp og utsprøytende damp fra det første trykk til det forutbestemte utgangstrykk, at hele den evakuerte damp fra i det minste det første område og den kombinerte strømning fra i det minste det siste område deles i en første strøm og en andre strøm, samt at den første strøm resirkuleres for å funksjonere som den utsprøytende damp for i det minste det siste området mens den andre strøm derved funksjonerer som den første kilde for avgitt varme.

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 7, karakterisert ved at undertrykket i hvert av de lukkete områder opprettholdes ved tilførsel av en stråle av utsprøytende damp til hvert av dem for å evakuere vanndampen som dannes av føde-mediet i hvert område, i en kombinert strøm sammen med strålen av utsprøytende damp, at komprimeringen av dampen som evakueres fra hvert område omfatter termokomprimering av dampen ved hjelp av strålen av utsprøytende damp i en konvergerende-divergerende hals til et trykk mellom undertrykket som opprettholdes i det tilsvarende området og det forutbestemte utgangstrykk og etter-følgende mekanisk.komprimering av den kombinerte strøm fra hvert område fra det respektive mellomtrykk til det forutbestemte utgangstrykk, at totalen av de komprimerte strømmer av evakuert damp og utsprø ytende damp fra hvert område deles i en første strøm og en andre strøm, samt at den første strøm resirkuleres for å funksjonere som stråle for utsprøytende damp til hvert område, mens den andre strøm derved funksjonerer som den første kilde for avgitt varme.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, karakterisert ved at mellomtrykket til den termokomprimerte, kombinerte strøm av evakuert damp og utsprøytende damp fra hvert lukkete område er likt et forutbestemt første trykk.

12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 11, karakterisert ved at de termokomprimerte strømmer av utsprøytende damp og evakuert damp fra hvert lukket område oppsamles i et felles område ved det første trykk, og at den mekaniske komprimering av hver. av strømningene omfatter mekanisk komprimering av de kombinerte strømmer som oppsamles i det felles område fra det første trykk til det andre trykk.

13. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 7, karakterisert ved at den tynte, avkjølte rest av det vandige fødemedium avleveres som en kilde for utgangskjølekapa-sitet fra prosessen. o

14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 9, karakterisert ved at dampen som evakueres ved hjelp av strålen av utsprø ytende damp forvarmes før dens termokompresjon i den respektive konvergerende-divergerende hals.

15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 14, karakterisert ved at dampen forvarmes etter at den har passert det tilsvarende lukkete område og før den blandes med strålen av utsprøytende damp.

16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 9, karakterisert ved at et fluidum føres i varmeabsorberende forbindelse med den første damp før denne resirkulers for å funksjonere som utsprø ytende damp med en forutbestemt strømnings-hastighet for uttrekking av en forutbestemt mengde superhete fra den første damp, og at det oppvarmete fluidum avgis som en andre kilde for avgitt varme fra prosessen.

17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 16, karakterisert ved at fluidet er en vandig, varmeuttrekkende væske med et høyt trykk opptil metningstrykket som svarer til over-hetningstemperaturen til den første strøm, og at den forutbestemte mengde overhete som trekkes ut av den første strøm ved hjelp av den vandige væske ved den forutbestemte strømningshastighet omformer den vandige, varmeuttrekkende væske til damp med det høye trykk.

18. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 9, karakterisert ved at et fluidum føres i varmeabsorberende forbindelse med den andre strøm ved en forutbestemt strømningshastighet for uttrekking av en forutbestemt mengde superhete fra den andre strøm.

19. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 7, karakterisert ved at et fluidum føres i varmeoverførende forbindelse med den komprimerte damp ved en forutbestemt strøm-ningshastighet for uttrekking av en forutbestemt mengde superhete fra dampen.

20. Fremgangsmåte i samsvar med krav 19, karakteri- o sert ved at fluidet er en vandig, varmeuttrekkende væske med et høyt trykk på opptil metningstrykket som svarer til overhetetemperaturen i den første strøm, og at den forutbestemte mengde varme som trekkes ut av dampen av den vandige væske ved den forutbestemte strømningshastighet omformer den vandige væske til damp med det høye trykk.

21. Fremgangsmåte i samsvar med krav 19, karakterisert ved at fluidet er vann av kjelefødekvalitet med et høyt trykk på opptil metningstrykket som svarer til dampens overhetetemperatur, og at den forutbestemte mengde overhete forvarmer vannet for avgivelse som høyttrykkskjelevann.

22. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 9, karakterisert ved at en vandig, varmeuttrekkende væske føres ved et høyt trykk opptil metningstrykket som svarer til overhetetemperaturen i den mekaniske komprimerte damp ved det forutbestemte utgangstrykk i varmeabsorberende forbindelse med den totale strøm av den mekaniske komprimerte damp og den utsprøytende damp før delingen av den totale strømning ved en forutbestemt strømningshastighet for uttrekking av en forutbestemt mengde overhete fra den totale strømning.

23. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 7, k a r a k - t e r i s é' r..t ved at det vandige fødemedium inneholder urent vann, og at den evakuerte damp funksjonerer som en eventuell kilde for renset vann.

24. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 7, karakterisert ved at et fluidum, som er varmere enn det vandige fødemedium, føres i varmeoverfø rende forbindelse med det vandige fødemedium i minst ett av de lukkete områder for avgivelse av varme til det vandige medium i området.

25. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 9, karakterisert ved at oppdelingen av den totale kombinerte strømning i en første strøm og en andre strøm foregår før den mekaniske kompresjon, og at det siste trinn omfatter mekanisk komprimering av den første strøm i minst to trinn.

26. Fremgangsmåte i samsvar med krav 25, karakteri sert ved at et fluidum føres i varmeoverførende forbindelse med den første strøm mellom minst to nabotrinn av mekanisk komprimering for absorbsjon av minst en del av overheten i den første strøm.

27. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 9, karakterisert ved at delingen av hele den kombinerte strømning i en første strøm og en andre strøm foregår før den mekaniske kompresjon som omfatter mekanisk kompresjon av den andre strøm i minst to trinn.

28. Fremgangsmåte i samsvar med krav 27, karakterisert ved at et fluidum føres i varmeoverførende forhold med den andre strøm mellom minst to nabotrinn av mekanisk kompresjon for absorbsjon av i det minste en del av overheten i den andre strøm.

29. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9, karakterisert ved at den mekaniske kompresjon omfatter mekanisk kompresjon i et antall trinn.

30. Fremgangsmåte i samsvar med krav 29, karakterisert ved at en del av dampen som evakueres fra i det minste det første lukkete område innføres i et kompresjonstrinn som har høyere- trykk enn trykket av den kombinerte utsprøytende damp og den evakuerte damp fra i det minste det siste lukkete område.

31. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 9, karakterisert ved at den mekaniske kompresjon omfatter dannelse av mekanisk energi' fra en brennstoffenergisert varme-kraf tmaskin, v avgivelse av varme fra varmekraftmaskinen til ekshaustgasser, avgivelse av varme fra varmekraftmaskinen til et vannkjølesystem som står under trykk, gjenvinning av anvendbar varme fra ekshaustgassene som en tredje kilde for avgitt varme, samt gjenvinning av anvendbar varme fra vannkjølesystemet som en fjerde kilde for avgitt varme.

32. Fremgangsmåte i samsvar med krav 31, karakterisert ved at utvinningen av anvendbar varme fra vann- c kjølesystemet omfatter føring av oppvarmet kjølevann fra motorens kjølesystem, som står under trykk, til et lukket, flash-fordamp-ningsområde som har et lavere trykk enn det oppvarmete kjølevanns-metningstrykk, fordampning av en del av kjølevannet inne i flash-fordampningsområdet ved overføring av fordampningsvarmen fra resten av kjølevannet i flash-fordampningsområdet, mekanisk komprimering av den fordampete del av kjølevannet til et trykk og en temperatur som er egnet for industriell anvendelse, resirkulering av den avkjølte rest av kjølevann til motoren for ytterligere absorbsjon av motorspillvarme, samt etterfylling av den fordampete mengde kjølevann.

33. Fremgangsmåte i samsvar med krav 31, karakterisert ved at gjenvinningen av anvendbar varme fra kjøle-vannsystemet som står under trykk omfatter at oppvarmet kjøle-vann som står under -trykk føres fra motoren i varmeoverførings-forbindelse med den første strøm for absorbsjon av overhete fra strømmen før denne resirkuleres for igjen å funksjonere som utsprøytende damp, og at det ytterligere oppvarmete kjølevann avgis, som en andre kilde for avgitt varme fra prosessen.

34. Fremgangsmåte i samsvar med krav 31, karakterisert ved at gjenvinningen av anvendbar varme fra kjøle-vannsystemet omfatter at oppvarmet kjølevann under trykk fra motoren ledes i varmeoverførende forbindelse med dampen som evakueres ved hjelp av strålen av utsprøytende damp før termo-komprimeringen i den respektive konvergerende-divergerende hals.

35. Fremgangsmåte i samsvar med krav 31, karakterisert ved at gjenvinningen av anvendbar varme fra kjøle-vannsystemet som står under trykk omfatter at oppvarmet kjøle-vann under trykk føres fra motoren i varmeoverførende forbindelse med en andre strøm for absorbsjon av overhete fra strømmen og avgivelse av det ytterligere oppvarmete kjølevann som en del av den første kilde for avgitt varme fra prosessen.

36. Fremgangsmåte i samsvar med krav 31, karakterisert ved at gjenvinningen av anvendbar varme fra kjøle-vannsystemet som står under trykk omfatter at oppvarmet kjøle-vann som står under trykk føres fra motoren i varmeoverførende o forbindelse med den totale strøm av komprimert damp og utsprøytende damp før oppdelingen, og at det ytterligere oppvarmete kjølevann avgis som en kilde for avgitt varme fra prosessen.

37. Fremgangsmåte i samsvar med krav 31, karakterisert ved at dampen som er blitt evakuert ved hjelp av de respektive stråler av utsprøytende damp forvarmes før termo-komprimeringen i de respektive konvergerende-divergerende halser ved å lede varm smøreolje fra motoren i varmeoverførende forbindelse med dampen.

38. System til kontinuerlig generering av anvendbar varmeenergi, kjølekapasitet og rent vann fra et vandig fødemedium, karakterisert ved a) minst ett fordampningskammer som er utstyrt med et inn-løp for vandig fødemedium med en forutbestemt begynnelsestemperatur, et utløp for vanndamp som er fordampét fra det vandige føde-medium i kammeret, og et utløp for den avkjølte rest av det vandige fødemedium som en eventuell kilde for kjølekapasitet fra systemet, b) en mekanisk kompressoranordning som har minst ett innløp som korresponderer med fordampningskammeret og som er koplet til dettes damputløp for å holde kammeret på et forutbestemt undertrykk under koketrykket for det vandige fødemedium ved begynnelsestemperaturen, og for evakuering av fordampet vanndamp fra kammeret idet kompressoranordningen dessuten er utstyrt med et utløp for damp som er komprimert i kammeret til en anvendbar utgangsenthalpi som en første kilde for avgitt varmeenergi fra systemet og en eventuell kilde for rent vann, c) en motor som blir energisert ved brennstoff-forbruk for drift av den mekaniske kompressoranordning, samt d) en anordning for anvendelse av spillvarmen fra motoren for frembringelse av ytterligere kilder for avgitt varmeenergi fra systemet.

39. System i samsvar med krav 38, karakterisert ved at det omfatter et antall av fordampningskamrene anordnet i serie, en anordning for å forbinde mateinnløpet til hvert kammer etter det første kammer med mateutløpet fra det foregående kammer i seriene, samt en anordning for å forbinde damputløpet fra c i det minste kammeret etter det første kammer i seriene til et separat innløp til den mekaniske kompressoranordning for å holde det respektive kammer på et undertrykk som er lavere enn undertrykket i det foregående kammer, for fordampning av ytterligere vanndamp fra det vandige fødemediet i dette.

40. System i samsvar med krav 39, karakterisert ved at det omfatter minst en dampejektor som har et innløp for utsprøytende damp, et dampinnløp som er forbundet med damp-utløpet fra i det minste det siste fordampningskammer i seriene, og et kombinert utløp for utsprøytende damp og evakuert damp, forbundet med et innløp til den mekaniske kompressoranordning, samt en returledning mellom utløpet fra den mekaniske kompressor og dampejektorens dampinnløp, for resirkulering av en del av dampen som blir satt under trykk i den mekaniske kompressor, for anvendelse som utsprøytende damp i ejektoren.

41. System i samsvar med krav 38, karakterisert ved at det omfatter minst en dampejektor som har et innløp for utsprøytende damp, et dampinnløp som er forbundet med damp-utløpet fra et tilsvarende fordampningskammer, og et kombinert utløp for utsprøytende damp og evakuert damp, forbundet med et innløp til den mekaniske kompressoranordning, samt en returledning mellom utløpet fra den mekaniske kompressor og dampe-ejektorens innløp for utsprøytende damp, for resirkulering av dampen som blir satt under trykk i den mekaniske kompressor, for anvendelse som utsprø ytende damp i ejektoren.

42. System i samsvar med krav 41, karakterisert ved at det omfatter et antall av fordampningskamrene anordnet i serier, en anordning som er innrettet til å forbinde mate-innløpet til-hvert kammer etter det første kammer med mateut-løpet fra det foregående kammer i seriene, idet dampinnløpet til i det minste én ejektor er forbundet med damputløpet fra i det minste den siste i seriene av fordampningskamre, og at damput-løpet fra i det minste det første i seriene av fordampningskamre er direkte forbundet med et innløp til den mekaniske kompressoranordning. c

43. System i samsvar med krav 42, kara k^ .t e r i s e r t ved at det omfatter en anordning som er forbundet med mate-utløpet fra det siste kammer i seriene, for avgivelse av den avkjølte rest av det vandige fødemedium fra det siste kammer som en kilde for utgangskjøling fra systemet.

44. System i samsvar med krav 42, karakterisert ved at den mekaniske kompressor omfatter et antall trinn med økende trykk, og et antall innløp til de respektive trinn, omfattende et første innløp til det første trinn.

45. System i samsvar med krav 44, karakterisert ved at utløpet for utsprøytende damp og evakuert damp fra dampejektoren for det siste fordampningskammer er forbundet med det første innløp'til kompressoren.

46. System i samsvar med krav 45, karakterisert ved at damputløpet fra det første fordampningskammer er forbundet med et etterfølgende innløp av innløpene til kompressoren.

47. System i samsvar med krav 38, karakterisert ved at det omfatter en dampforvarmingsanordning som er anbrakt mellom fordampningskammerets damputløp og dampejektorens dampinnlø p.

48. System i samsvar med krav 38, karakterisert ved at anordningen for anvendelse av spillvarmen fra motoren omfatter et sirkulasjonssystem for kjølevann under trykk i motoren, en flash-fordamper som har et mateinnlø p forbundet med kjølevannsystemet for uttrekking av kjølevann med maksimumstemperatur, et damputløp som er forbundet med et innløp til den mekaniske kompressor for avgivelse av vanndamp som er fordampet fra kjølevannet i fordampningskammeret til kompressoren, samt et mateutløp som er forbundet med motorens kjølesystem for til-bakeføring av det resterende avkjølte kjølevann til dette.

49. System i samsvar med krav 38, karakterisert ved at anordningen for anvendelse av spillvarme fra motoren omfatter et sirkulasjonssystem for kjølevann under trykk i motoren, o en varmeutveksler som er anbrakt i returledningen for resirkulering av den utsprø ytende damp, og en ledning som forbinder kjølevann-systemet med varmeutveksleren, for evakuering av kjølevann med maksimumstemperatur fra motoren og føring av dette kjølevann. i varmeoverførende forbindelse med den resirkulerte, utsprøytende damp i varmeutveksleren for uttrekking av i det minste en del av overheten fra den resirkulerte utsprøytende damp, og avgivelse av det ytterligere oppvarmete, evakuerte kjølevann fra varmeutveksleren som en andre kilde for avgitt varme.

50. System i samsvar med krav 38, karakterisert ved at fordampningskammeret omfatter et indre varmeoverførende kammer og et ytre kammer som er atskilt fra dette til dannelse av et hulrom mellom det indre og det ytre kammer, et varme-mediuminnløp nær toppen av det ytre kammer for innføring av varmemedium i hulrommet, samt et varmemediumutløp nær bunnen av det ytre kammer for evakuering av avkjølt varmemedium fra kammeret.

51. System i samsvar med krav 50, karakterisert ved at fordampningskammeret dessuten omfatter en anordning for avgivelse av en forstøvet dusj av vandig fødemedium i den øvre del av det indre kammer, og en varmeutvekslingssløyfe som er anbrakt i den øvre del av det indre kammer og som har et innløp og et utløp for føring av varmemedium gjennom dette for overføring av varme til den forstøvete dusj av vandig fødemedium.

52. System i samsvar med krav 5 0 eller 51, karakterisert ved at fordampningskammeret dessuten omfatter en varmeutvekslingssløyfe som er anbrakt i den nedre del av det indre kammer og som har et innløp og et utløp for føring av et varmemedium gjennom kammeret for overføring av varme til resten av det vandige fødemedium i kammeret.

53. System i samsvar med krav 50 eller 51, karakterisert ved at det dessuten omfatter en resirkulasjons-sløyfe som har et innløp forbundet med et mateutløp fra et sted ved bunnen av fordampningskammeret, en ekstern varmeutveksler og en sirkulasjonspumpe i sløyfen, samt et utløp som er forbundet med et mateutløp ved toppen av fordampningskammeret for gjenopp varming og resirkulering av vandig fødemedium fra bunnen til toppen av fordampningskammeret.