BR102013028354A2 - Material for work for absorbent refrigeration machines - Google Patents

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Abstract

material de trabalho para máquinas de refrigeração de absorção. material de trabalho para máquinas de absorção utilizando amoníaco (nh3), ou metilamina (ch3nh2), ou dimetilamina ((ch3)2nh) como o agente de trabalho e usando água (h2o), como solvente, em que uma pequena quantidade de vidro de água alcalina é agregado, isto é, uma certa mistura de vidro de água e bases, que não contém quaisquer sais de cromo como inibidores de corrosão.

Description

MATERIAL DE TRABALHO PARA MÁQUINAS DE REFRIGERAÇÃO DE
ABSORÇÃO
Referência Cruzada a Pedidos Relacionados [0001] Este pedido reivindica o beneficio do pedido provisórios dos Estados Unidos N° 61/707,216, depositado em 28 de setembro de 2012. Todo o relatório do pedido acima é incorporado aqui por referência.
Campo da Invenção [0002] A presente invenção se refere de modo geral a sistemas de material de trabalho para máquinas de refrigeração de absorção. A presente invenção também se refere de modo geral ao material de trabalho para uma máquina de refrigeração de absorção que inibe a oxidação usando sais de crorno.
Antecedentes da Invenção [0003] Essa seção fornece informação de antecedentes relacionada com a presente descrição que não é necessariamente o estado da técnica.
[0004] Os agentes de trabalho podem ser usados em máquinas de absorção, em particular refrigeradores de absorção, bombas de calor de absorção, transformadores de calor de absorção e bombas de calor de compressão e absorção e refrigeradores de um projeto de estágio único ou de múltiplos estágios, com ou sem gás inerte.
[0005] Referência é feita aos seguintes relatórios para o estado da técnica em máquinas de absorção, seus meios de trabalho e seu uso em refrigeração, controle de clima e tecnologia de aquecimento: Patente dos Estados Unidos N° 5,725,793, Keller et al., emitida em 10 de março de 1998; e Patente da Alemanha N° DE19710082, emitida em 29 de agosto de 2002, ambas as quais são aqui incorporadas por referência como se fossem totalmente definidas.
[0006] Enquanto agentes de trabalho anteriores para máquinas de absorção podem ter comprovado serem aceitáveis para seus propósitos afins, uma necessidade continua por melhorias permanece na técnica pertinente. Por exemplo, seria desejável reter qualidades de inibição de corrosão ao remover sais de cromo.
Sumário da Invenção [0007] Esta seção fornece um sumário geral da invenção, e não é uma descrição abrangente de todo seu escopo e todas as suas características.
[0008] Um objetivo da presente invenção é substituir os sais de cromo usados até o momento como inibidores de corrosão no sistema de matérias de trabalho de absorção compreendendo amoníaco (NH3) e água (H2O).
[0009] Um objetivo da invenção é substituir os sais de cromo, por exemplo, Na2CrC>4 ou Na2Cr2Ü7.2H2O, que têm sido usados como inibidores de corrosão no sistema agente químico de absorção compreendido de amoníaco (NH3) e água (H2O) com substância que não são poluentes ambientais. De acordo com a Diretiva EU 2002/95/EC (Diretriz ROHS), o cromo hexavalente (Cr (VI)) caem sob a liderança de íons de metal pesado que causam poluição ambiental e cujo uso em dispositivos elétricos ou eletrônicos não é permitido de acordo com o Artigo 4 da Diretriz.
[0010] Contudo, uma exceção é formulada no Anexo à Diretriz sob o N° 9 para refrigeradores caseiros e refrigeradores de hotéis usando tecnologia de absorção, nos quais os sais de cromo são permitidos para uso como inibidores de corrosão até 31 de dezembro de 2013. Após aquela data, contudo, novas descobertas sobre o uso adicional de sais de cromo seriam necessárias.
[0011] De acordo com uma aplicação especifica, os presentes ensinamentos fornecem um material de trabalho para máquinas de absorção. O material de trabalho inclui um agente de trabalho selecionado a partir de um grupo que consiste de amoníaco (NH3) , metilamina (CH3NH2) e dimetilamina ((CH3)2NH). A água (H2O) é fornecida como um solvente. Pelo menos uma base é fornecida, que é selecionada do grupo que consiste de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH), uma solução de hidróxido de potássio (KOH) e uma solução de óxido de césio (CsOH). O material de trabalho adicionalmente inclui pelo menos um vidro de água selecionado do grupo que consiste de vidro de água com sódio tendo uma solução aquosa de óxido de dissódio (Na2Ü, 7-8% por peso), e dióxido de silício (S1O2) , 26-30% por peso; vidro de água com potássio tendo uma solução aquosa de óxido de dipotássio (K2O) com 12-14% por peso e dióxido de silício (SÍO2) com 22-28% por peso; e vidro de água com césio tendo uma solução aquosa de óxido de dicésio (CS2O) , 18-28% por peso, e dióxido de silício (SÍO2) com 202 6% por peso. Uma proporção do peso de todas as bases contidas no vidro de água alcalina com o peso do vidro de água total está na faixa de 0,1 < y < 10, onde y = (peso de base) / (peso de vidro de água) . O pH da água pura antes de ser misturada com o vidro de água alcalina é pelo menos 6. O pH da solução de água e o vidro de água alcalina é definido em uma faixa de aproximadamente 10,5 a aproximadamente 12,0 a 20°C.
[0012] Áreas adicionais de aplicabilidade se tornarão aparentes a partir da descrição fornecida aqui. A descrição e exemplos específicos neste sumário são destinados para fins de ilustração somente e não se destinam a limitar o escopo da presente invenção.
Descrição Detalhada [0013] Concretizações exemplares serão descritas de forma mais completa.
[0014] Os presentes ensinamentos fornecem um material de trabalho para uma máquina de absorção que inclui um agente de trabalho. O agente de trabalho pode ser selecionado do grupo que consiste de amoníaco (NH3) , metilamina (CH3NH2) , e dimetilamina ((CH3)2NH). Em várias concretizações, o agente de trabalho é um vapor compreendendo amoníaco ou metilamina ou dimetilamina e contém água (H2O) com menos que 0,1% por peso e dióxido de silício (SÍO2) com menos do que 0,05% por peso. A água (H2O) é fornecida como um solvente.
[0015] O material de trabalho dos presentes ensinamentos inclui ainda pelo menos uma base. A pelo menos uma base pode ser selecionada do grupo que consiste de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH), uma solução de hidróxido de potássio (KOH) e uma solução de óxido de césio (CsOH).
[0016] O material de trabalho dos presentes ensinamentos adicionalmente inclui pelo menos um vidro de água selecionado do grupo que consiste de vidro de água com sódio tendo uma solução aquosa de óxido de dissódio (Na2Ü, 7-8% por peso), e dióxido de silício (S1O2) , 26-30% por peso; vidro de água com potássio tendo uma solução aquosa de óxido de dipotássio (K2O), 12-14% por peso, e dióxido de silício (SÍO2) com 22-28% por peso; e vidro de água com césio tendo uma solução aquosa de óxido de dicésio (CS2O) , 18-28% por peso, e dióxido de silício (SÍO2) com 20-26% por peso. Uma proporção do peso do vidro de água alcalina com o peso da água está em uma faixa de 0,5 < x < 3%, onde x = (peso do vidro de água alcalina) / (peso da água) . Uma proporção do peso de todas as bases contidas no vidro de água alcalina com o peso do vidro de água total está na faixa de 0,1 < y < 10, onde y = (peso de base)/ (peso de vidro de água). O pH da água pura antes de ser misturada com o vidro de água alcalina é pelo menos 6. O pH da solução de água e o vidro de água alcalina é definido em uma faixa de 10,5 a 12,0 a 20 °C.
[0017] Daqui em diante, o vidro de água, por exemplo uma mistura de pelo menos uma base e o vidro de água, é proposta de modo geral como um substituto para sais de cromo como inibidores de corrosão. A este respeito, referência pode ser feita à patente da Alemanha N° DE19710082, concedida em 29 de agosto de 2002 que é aqui incorporada por referência como se totalmente definida aqui. Os presentes ensinamentos superam esta tecnologia.
[0018] A informação a seguir pode ser reportada em relação ao avanço dos presentes ensinamentos: a) A composição ideal do vidro de água alcalina, ou seja, a proporção de peso y = (peso de base)/ (peso de vidro de água) pode estar na faixa de 0,1 < y < 10 para máquinas de absorção que operam na faixa de temperatura de -35°C a 200°C. b) A dosagem ideal de vidro de água alcalina em água como o solvente pode ser na faixa de 0,5%-3% por peso. c) O vidro de água alcalina não tem aproximadamente efeitos negativos no processo de absorção e em particular sua eficiência, ou seja, a proporção de potência de refrigeração no evaporador com a potência de aquecimento no extrusor de uma máquina de absorção. Isto suporta operações de curto prazo e longo prazo.
Testes em laboratório em seis máquinas de teste do tipo Platen-Munters com uma potência de aquecimento máxima de 125W, foi descoberto nos anos de 1999-2010 que a adição de vidro de água alcalina melhora o processo de absorção, conforme medido pela quantidade de gelo formado no tubo de evaporador. Foi observado tanto em operação de carga total quanto em carga parcial.
Além disso, vidro de água alcalina também age como um inibidor de corrosão: quando diversas unidades de teste foram abertas após mais de 10 anos de operação continua sob carga total, nenhum vestígio de corrosão foi encontrado nas unidades. d) O efeito de inibição de corrosão do vidro de água alcalina de acordo com os presentes ensinamentos ainda não foi totalmente elucidado de forma eletroquímica, mas em geral pode ser concluído ao adicionar lixívia à água como o solvente de forma definitiva reduz a assim chamada corrosão à base de água em recipientes e oleodutos de metal. O vidro de água adicionado atua como um armazenador químico e assegura que o pH do solvente permaneça alto, ou seja, pH > 11, mesmo após muitos anos de operação. A análise química também revelou que o vidro de água alcalina não é consumido durante um período de tempo ao contrário dos sais de cromo tradicionais na solução, mas invés disso é preservado. O vidro de água parece promover a formação de uma camada protetora inerte fina consiste essencialmente de cristais de magnetita (Fe3C>4) , mas também silício no interior do equipamento de absorção.
[0019] Os materiais de trabalho atuais podem ser usados em máquinas de absorção que incluem recipientes e oleodutos feitos de aço carbono. O aço carbono pode ser selecionado do grupo que consiste de ST 34-2, ST 14-3, e ST 37-2. Adicionalmente, os materiais de trabalho podem ser usados em máquinas de absorção vedadas a ar sem inibidores de corrosão, por exemplo, sais de cromo (Na2CrC>4 ou Na2Cr2Ü7.2H2O) , com dessorção ou condensação, com ou sem um compressor mecânico, com ou sem um depósito de gás inerte, por exemplo, hidrogênio (H2) , hélio (He) ou nitrogênio (N2) , e com ou sem a tecnologia de despressurização de tubo de eddy. Em várias concretizações, os materiais de trabalho podem ser usados em refrigeradores e aparelhos caseiros, equipamentos e unidades de refrigeração comerciais, por exemplo, casos de freezer aberto, plantas de refrigeração industriais, bombas de calor, ou transformadores de calor com ou sem utilização de calor perdido.
[0020] Como descrito acima, o material de trabalho pode ser usado para enchimento de máquinas de absorção. Um método para encher máquinas de absorção compreende esvaziar todo um sistema após limpar previamente seu interior; retirar a mistura de água e vidro de água alcalina como o solvente por sucção; comprimir o agente de trabalho amoníaco (NH3) ou metilamina (CH3NH2) ou dimetilamina ((CH3)2NH), em que a proporção de peso do agente de trabalho com o solvente está na faixa de 25-50% por peso; e quando usando um gás inerte para igualação da pressão entre várias partes do sistema, comprimir o gás inerte (hidrogênio (H2) , hélio (He) ou nitrogênio (N2) ) até uma pressão total na faixa de 2,5-4 Mpa (25-40 bar) no sistema.
[0021] A descrição acima das concretizações foi fornecida para fins de ilustração e descrição. A mesma não se destina a ser exaustiva ou a limitar a invenção. Os elementos ou características individuais de uma concretização particular não são de modo geral limitados à concretização particular, mas onde aplicável, são permutáveis e podem ser usados em uma concretização selecionada, mesmo se não especificamente mostrado ou descrito. O mesmo também pode ser variado de muitas formas. Tais variações não devem ser consideradas como um afastamento da invenção, e todas as modificações se destinam a estarem incluídas dentro do escopo da invenção.
REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Material de trabalho para máquinas de absorção caracterizado pelo fato de que compreende: a. um agente de trabalho selecionado de entre o grupo consistindo de amoníaco (NH3) , metilamina (CH3NH2) , e dimetilamina ( (CH3) 2NH) ; b. água (H2O) como um solvente; c. pelo menos uma base selecionada a partir do grupo que consiste em solução de hidróxido de sódio (NaOH), solução de hidróxido de potássio (KOH), e solução de óxido de césio (CsOH); e d. pelo menos um vidro de água selecionado entre o grupo consistindo de vidro de água de sódio tendo uma solução aquosa de óxido de dissódio (Na2Ü) , 7-8%, em peso, e dióxido de silício (SÍO2) , 26-30%, em peso; vidro de água de potássio tendo em uma solução aquosa de óxido de dipotássio (K2O) , 12-14%, em peso e dióxido de silício (SÍO2) , 22-28% em peso; e vidro de água de césio tendo uma solução aquosa de óxido de dicésio (CS2O) , 18-28%, em peso, e dióxido de silício (SÍO2) , 20-26%, em peso, em que uma relação entre o peso do vidro de água para o peso de água está em uma faixa de 0,5% < x < 3% onde x = (peso de vidro de água alcalina) / (peso de água) , uma proporção de peso de todas as bases contidas no vidro de água alcalina com o peso do vidro de água total está na faixa de 0,1 < y < 10, em que y = (peso de base)/ (peso de vidro de água) , o pH da água antes de ser pura misturado com o copo de água alcalina é pelo menos 6, e o pH da solução de água e vidro de água alcalina situa-se num intervalo de aproximadamente 10,5 a 12,0 em cerca de 20°C.
2. Material de trabalho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de trabalho é um vapor de composto de amônia (NH3) ou metilamina (CH3NH2) ou dimetilamina ((CH3)2NH) e contém menos de 0,1% em peso de água (H2O) e menos do que 0,05% em peso de dióxido de silício (S1O2) .
3. Máquina de absorção usando o material de trabalho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a máquina de absorção inclui recipientes e oleodutos feitos de aço carbono selecionado entre o grupo consistindo de ST 34-2, ST 14-3 e ST 37-2.
4. Uso do material de trabalho, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que máquinas de absorção vedada contra ar sem inibidores de corrosão, por exemplo, sais de cromo (Na2CrC>4 ou Na2Cr2Ü7.2H2O) com reabsorção ou condensação, com ou sem um compressor mecânico, com ou sem enchimento de gás inerte, por exemplo, o hidrogênio (H2) , hélio (He), ou nitrogênio (N2) e com ou sem tecnologia despressurização de tubo de eddy.
5. Uso do material de trabalho, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser em refrigeradores de armazenamento e aparelhos para fins semelhantes, equipamentos de refrigeração comercial e unidades, por exemplo, câmaras de congelamento abertos, refrigeração industrial, bombas de calor ou transformadores de calor, com ou sem utilização de calor residual.
6. Método para o enchimento de máquinas de absorção com um material de trabalho, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de trabalho é introduzido na máquina de absorção nas seguintes etapas do processo: a. esvaziar todo um sistema após a limpeza prévia de seu interior; b. retirar a mistura de água e um copo de água de base como o solvente por sução; c. comprimir o agente de trabalho de amoníaco (NH3) , ou metilamina (CH3NH2) , ou dimetilamina ((CH3)2NH), em que a proporção em peso do agente de trabalho para o solvente está na faixa de 25-50%, em peso; ed. quando se utiliza um gás inerte para equalização de pressão entre as várias partes do sistema, comprimir o gás inerte (hidrogênio (H2) , hélio (He), nitrogênio (N2) ) até uma pressão total na faixa de 2,5-4,0 MPa no sistema.
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