BR102020018428A2 - System for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for cooling or air conditioning - Google Patents

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BR102020018428A2
BR102020018428A2 BR102020018428-8A BR102020018428A BR102020018428A2 BR 102020018428 A2 BR102020018428 A2 BR 102020018428A2 BR 102020018428 A BR102020018428 A BR 102020018428A BR 102020018428 A2 BR102020018428 A2 BR 102020018428A2
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Jânio Grosskopf
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Jânio Grosskopf
Yago Ronan Messias
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Abstract

É descrito um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração de cargas ou climatização do interior do veículo. Mais especificamente compreende um sistema que utiliza a energia térmica rejeitada no escapamento do veículo para converter em energia cinética para geração de vapor de fluido refrigerante, dispensando o acoplamento ao eixo do veículo ou a necessidade de um motor adicional para prover a refrigeração de cargas ou a climatização do interior do veículo, sendo provido de meios para aspirar, comprimir o vapor refrigerante, condensar o vapor e reduzir a pressão e a temperatura do líquido refrigerante e controlar seu fluxo, de maneira a permitir a passagem apenas da vazão instantânea necessária.

Figure 102020018428-8-abs
A system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for cargo cooling or air conditioning of the vehicle's interior is described. More specifically, it comprises a system that uses the thermal energy rejected in the vehicle's exhaust to convert it into kinetic energy for the generation of refrigerant vapor, eliminating the need for coupling to the vehicle's axle or the need for an additional engine to provide cooling of loads or air conditioning inside the vehicle, being provided with means to aspirate, compress the refrigerant vapor, condense the vapor and reduce the pressure and temperature of the refrigerant liquid and control its flow, in such a way as to allow the passage of only the necessary instantaneous flow.
Figure 102020018428-8-abs

Description

SISTEMA DE REAPROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA DOS GASES DE DESCARGA DE UM VEÍCULO PARA REFRIGERAÇÃO OU CLIMATIZAÇÃOSYSTEM FOR REUSE OF THE THERMAL ENERGY OF GASES FROM THE DISCHARGE OF A VEHICLE FOR REFRIGERATION OR CLIMATIZATION CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

[01] A presente patente de invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração de cargas ou climatização do interior do veículo. Mais especificamente compreende um sistema que utiliza a energia térmica rejeitada no escapamento do veículo para converter em energia cinética para geração de vapor de fluido refrigerante, dispensando o acoplamento ao eixo do veículo ou a necessidade de um motor adicional para prover a refrigeração de cargas ou a climatização do interior do veículo.[01] The present invention patent describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for refrigeration of loads or air conditioning of the interior of the vehicle. More specifically, it comprises a system that uses the thermal energy rejected in the vehicle's exhaust to convert it into kinetic energy for the generation of refrigerant vapor, eliminating the need for coupling to the vehicle's axle or the need for an additional engine to provide cooling of loads or vehicle interior air conditioning.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

[02] No transporte de cargas frias, os alimentos perecíveis precisam chegar ao seu destino com suas características próximas daquelas que apresentavam no momento em que foram produzidos ou colhidos [COYLE, W., HALL, W., BALLENGER, N., Transportation technology and the rising share of U.S. perishable food trade, In: U.S. Department of Agriculture. Changing Structure of Global Food Consumption and Trade, 2001.] . A demanda por esta etapa da cadeia do frio pode surgir desde o simples deslocamento de cargas provenientes de produtores localizados próximos ao consumidor final, até em operações complexas de transportes intercontinentais, que envolvam os mais variados modais, como terrestre, aquaviário e aéreo [BOGATAJ, M., BOGATAJ, L., VODOPIVEC, R., Stability of perishable goods in cold logistics chains, International Journal of Production Economics, 93-94, pp.345-356, 2005.] e [SEABURY, Base de dados logísticos, disponível em: http://www.seaburygroup.com/management-consulting/cargo- logistics, 2007. Acesso em: 05/05/2019.] .[02] In the transport of cold loads, perishable foods need to arrive at their destination with their characteristics close to those they had at the time they were produced or harvested [COYLE, W., HALL, W., BALLENGER, N., Transportation technology and the rising share of the U.S. perishable food trade, In: U.S. Department of Agriculture. Changing Structure of Global Food Consumption and Trade, 2001.] . The demand for this stage of the cold chain can arise from the simple displacement of cargo from producers located close to the final consumer, to complex intercontinental transport operations, involving the most varied modes, such as land, water and air [BOGATAJ, M., BOGATAJ, L., VODOPIVEC, R., Stability of perishable goods in cold logistics chains, International Journal of Production Economics, 93-94, pp.345-356, 2005.] and [SEABURY, Base de Dados Logísticas, available at: http://www.seaburygroup.com/management-consulting/cargo-logistics, 2007. Accessed: 05/05/2019.] .

[03] A maior demanda em combustível está no transporte de cargas congeladas, que está relacionada a cargas perecíveis. Também há demanda relacionadas ao transporte climatizado para pessoas, como ar condicionado para ônibus, produtos químicos, vacinas e até mesmo órgãos destinados a procedimentos cirúrgicos [ABIAF, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE ARMAZENAGEM FRIGORIFICADA, Apostila técnica: alimentos congelados e resfriados, 2008.] .[03] The greatest demand for fuel is in the transport of frozen cargo, which is related to perishable cargo. There is also demand related to air-conditioned transport for people, such as air conditioning for buses, chemicals, vaccines and even organs intended for surgical procedures [ABIAF, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE ARMAZENAGEM FRIGORIFICADA, Technical handout: frozen and chilled foods, 2008.] .

[04] O transporte de cargas refrigerada implica em um aumento de cerca de 50% dos custos de frete em relação às cargas não-refrigeradas e parte deste valor adicional deve-se ao equipamento utilizado para a refrigeração [ZANOTTI, refrigeração: https://zanottirefrigeracao.com.br/blog/transportadora-de-cargas-refrigeradas-como-funciona/ . Acesso em 31/07/2020] .[04] The transport of refrigerated cargo implies an increase of about 50% in freight costs compared to non-refrigerated cargo and part of this additional value is due to the equipment used for refrigeration [ZANOTTI, refrigeration: https:/ /zanottirefrigeracao.com.br/blog/transportadora-de-cargas-refrigeradas-como-funciona/ . Accessed on 07/31/2020] .

[05] O estado da técnica descreve equipamentos para refrigeração de compartimentos de carga que basicamente compreendem um compressor associado a um motor elétrico e ou a um motor à combustão, e apresentam o mesmo princípio de funcionamento dos sistemas de ar condicionado dos automóveis, porém com potência elevada, necessário para o resfriamento de cargas. Estes equipamentos, no entanto, apresentam um custo elevado de aquisição e de operação, pois embora alguns modelos apresentem operação híbrida (elétrico-diesel), ainda necessita de maior quantidade combustível para manter a carga refrigerada. Ainda, o necessário acoplamento do eixo do compressor ao eixo do caminhão faz com que a potência necessária seja muito maior, refletindo diretamente no consumo de combustível.[05] The state of the art describes equipment for refrigeration of cargo compartments that basically comprise a compressor associated with an electric motor and/or a combustion engine, and have the same working principle as car air conditioning systems, but with high power, necessary for cooling loads. These equipments, however, have a high cost of acquisition and operation, because although some models have hybrid operation (electric-diesel), it still needs a greater amount of fuel to keep the load refrigerated. Also, the necessary coupling of the compressor shaft to the truck shaft makes the required power much greater, directly reflecting on fuel consumption.

[06] A integração dos sistemas de refrigeração de cargas com a energia rejeitada pelo motor à combustão é objeto de diversos estudos. É sabido que os motores à combustão interna apresentam uma baixa eficiência. A maior parte da energia fornecida pelo combustível é desperdiçada, sendo 40% dessa energia rejeitada em forma de calor pelo escapamento, 30% através do sistema de arrefecimento (radiadores), restando uma pequena fração da energia total a ser responsável pelo deslocamento do veículo. Ou seja, um motor a combustão interna é mais eficiente produzindo calor do que gerando trabalho útil (movimento) ao veículo.[06] The integration of cargo cooling systems with the energy rejected by the combustion engine is the subject of several studies. It is known that internal combustion engines have low efficiency. Most of the energy provided by the fuel is wasted, with 40% of this energy rejected in the form of heat by the exhaust, 30% through the cooling system (radiators), leaving a small fraction of the total energy to be responsible for the vehicle's displacement. That is, an internal combustion engine is more efficient producing heat than generating useful work (motion) to the vehicle.

[07] O condicionamento de ar consome uma potência considerável e aumenta o consumo de combustível em 3 a 4% durante viagens em rodovias e em até 10% em percursos na cidade [ÇENGEL, Yunus e A.Boles, Michael.Thermodynamics. 2006. Fifth Edition.] . Este consumo extra deve-se ao trabalho que o compressor do ar condicionado necessita para resfriar o habitáculo nas condições necessárias. Este compressor é acionado diretamente pelo motor do automóvel, que por consequência, necessita de mais combustível para sua operação.[07] Air conditioning consumes considerable power and increases fuel consumption by 3 to 4% when traveling on highways and by up to 10% when traveling in the city [ÇENGEL, Yunus and A.Boles, Michael.Thermodynamics. 2006. Fifth Edition.] . This extra consumption is due to the work that the air conditioning compressor needs to cool the passenger compartment under the necessary conditions. This compressor is driven directly by the car's engine, which consequently needs more fuel for its operation.

[08] Os equipamentos de refrigeração de cargas possuem o mesmo princípio de funcionamento do ar condicionado dos automóveis, porém, com potência elevada. Assim, o acionamento do compressor depende da utilização de parte da energia mecânica do motor, o que requer maior realização de trabalho do motor e, consequentemente, maior consumo de energia quando comparado ao transporte de cargas convencionais.[08] Cargo refrigeration equipment has the same working principle as car air conditioning, but with high power. Thus, the activation of the compressor depends on the use of part of the mechanical energy of the motor, which requires greater performance of the motor work and, consequently, greater energy consumption when compared to the transport of conventional loads.

[09] Estudos realizados em 1976 demonstraram que a grande energia térmica (calor) rejeitada através dos gases de descarga de um caminhão é suficiente como fonte de energia para um sistema de refrigeração de cargas [Bellini, Carvalho e Rebouças. TCC, 1976 -Universidade de Brasília.] . As simulações numéricas foram baseadas em um ciclo de refrigeração água-amônia, não sendo analisado naqueles estudos as perdas de cargas e transferências de calor.[09] Studies carried out in 1976 showed that the large thermal energy (heat) rejected through the exhaust gases of a truck is sufficient as a source of energy for a cargo refrigeration system [Bellini, Carvalho and Rebouças. TCC, 1976 -University of Brasilia.] . Numerical simulations were based on a water-ammonia refrigeration cycle, and load losses and heat transfers were not analyzed in those studies.

[010] Makiyama [Makiyama, Patrícia Akemi: Aperfeiçoamento de um simulador de sistemas de refrigeração de absorção água-amônia e sua aplicação para projeto de um sistema movido a gás de escape de motor diesel. UNICAMP - Campinas, SP: [s.n.] , 2008] apresentou o desenvolvimento de um programa para simular um sistema de refrigeração por absorção água-amônia que utiliza como fonte de energia os gases de escapamento de um motor diesel de 123kW de potência máxima, conseguindo produzir 3720 kg de gelo por dia. Após estudar o desempenho destes dados operacionais, conseguiu também dimensionar e definir as principais dimensões dos trocadores calor desse sistema de refrigeração.[010] Makiyama [Makiyama, Patrícia Akemi: Improvement of a simulator of water-ammonia absorption refrigeration systems and its application to design a system powered by diesel engine exhaust gas. UNICAMP - Campinas, SP: [s.n.] , 2008] presented the development of a program to simulate a water-ammonia absorption refrigeration system that uses as energy source the exhaust gases of a 123kW diesel engine of maximum power, achieving produce 3720 kg of ice per day. After studying the performance of these operational data, he was also able to dimension and define the main dimensions of the heat exchangers of this refrigeration system.

[011] Nos últimos anos, diversos estudos numéricos e experimentais foram realizados no controle de temperatura de cargas refrigeradas. Estrada-Flores e Eddy [ESTRADA-FLORES, S. E., EDDY, A., Thermal performance indicators for refrigerated road vehicles, International Journal of Refrigeration, v. 29, pp. 889-898, 2006.] apresentaram medições experimentais dos perfis de temperatura encontrados em carrocerias refrigeradas e avaliaram o desempenho do isolamento térmico.[011] In recent years, several numerical and experimental studies have been carried out on the temperature control of refrigerated loads. Estrada-Flores and Eddy [ESTRADA-FLORES, S. E., EDDY, A., Thermal performance indicators for refrigerated road vehicles, International Journal of Refrigeration, v. 29, pp. 889-898, 2006.] presented experimental measurements of the temperature profiles found in refrigerated bodies and evaluated the thermal insulation performance.

[012] Apesar de normas como ABNT NBR 15457 (2007) estarem disponíveis para regulamentar os aspectos construtivos de veículos destinados ao transporte de cargas e existirem modelos matemáticos para simular o resfriamento de alimentos, como o proposto por Campanone et al. [CAMPANONE, L. A., GINER, S. A., MASCHERONI, R. H., Generalized model for the simulation of food refrigeration: Development and validation of the predictive numerical method, International Journal of Refrigeration, 25, 975-984, 2002.] , observa-se que modelos matemáticos capazes de determinar o consumo energético de sistemas de refrigeração empregados no transporte de cargas ainda são escassos. Destaca-se que tais modelos são ferramentas úteis para auxiliar no desenvolvimento de novos sistemas ou para comparar a viabilidade financeira de diferentes modais.[012] Although standards such as ABNT NBR 15457 (2007) are available to regulate the constructive aspects of vehicles intended for the transport of loads and there are mathematical models to simulate food cooling, as proposed by Campanone et al. [CAMPANONE, L.A., GINER, S.A., MASCHERONI, R.H., Generalized model for the simulation of food refrigeration: Development and validation of the predictive numerical method, International Journal of Refrigeration, 25, 975-984, 2002.], it is observed that Mathematical models capable of determining the energy consumption of refrigeration systems used in cargo transport are still scarce. It is noteworthy that such models are useful tools to assist in the development of new systems or to compare the financial viability of different modes.

[013] O estado da técnica descreve alternativas que permitem reutilizar a energia térmica rejeitada pelos gases de escapamento e/ou pelo radiador do veículo de carga para a utilização em um sistema que tenha capacidade de refrigerar a carga que o próprio veículo transporta.[013] The state of the art describes alternatives that allow the reuse of the thermal energy rejected by the exhaust gases and/or the radiator of the cargo vehicle for use in a system that has the capacity to cool the cargo that the vehicle itself carries.

[014] O documento WO2011162031 descreve um dispositivo de ar condicionado do veículo que é capaz de aquecer rapidamente o interior de um veículo mesmo imediatamente após o arranque, apresentando uma porta de sucção do lado do compressor e um trocador de calor de exaustão para fornecer calor de exaustão de um motor à um fluido refrigerante sob pressão naquele lado do compressor onde a porta de sucção está localizada. Numa fase inicial de partida do motor, o calor de exaustão gerado pelo motor é fornecido pelo trocador de calor de calor de exaustão ao fluido refrigerante de baixa pressão naquele lado do compressor onde a porta de sucção está localizada, de forma a aquecer o fluido refrigerante.[014] WO2011162031 describes a vehicle air conditioning device that is capable of quickly heating the interior of a vehicle even immediately after starting, featuring a suction port on the compressor side and an exhaust heat exchanger to provide heat from an engine to a refrigerant under pressure on that side of the compressor where the suction port is located. In an early engine start-up phase, the exhaust heat generated by the engine is supplied by the exhaust heat exchanger to the low-pressure refrigerant on that side of the compressor where the suction port is located, in order to heat the refrigerant. .

[015] O documento CN103528260 descreve um sistema de ar condicionado para automóveis que permite que o calor residual dos gases de escape seja usado. O sistema de ar condicionado do automóvel inclui, mas não se limita a, um reator, um condensador, uma válvula limitadora de pressão de estrangulamento, um evaporador, um absorvedor, um controlador de fluxo de solução concentrada, um separador de vapor e líquido e um pressurizador de vapor, onde o reator coleta o calor residual dos gases de escape para gerar vapor, o condensador resfria uma substância liquefeita gerada pelo vapor de alta pressão, a válvula limitadora de pressão de estrangulamento é usada para controlar a velocidade de vaporização da substância liquefeita e manter a pressão do substância liquefeita, o evaporador é usado para realizar vaporização secundária na substância liquefeita e absorver calor, de modo a permitir que a substância liquefeita seja convertida em vapor e água em temperatura normal, e o absorvedor absorve o vapor e a água em temperatura normal e mantém o vácuo do evaporador.[015] Document CN103528260 describes an air conditioning system for automobiles that allows waste heat from exhaust gases to be used. The automobile air conditioning system includes, but is not limited to, a reactor, a condenser, a throttling pressure limiting valve, an evaporator, an absorber, a concentrated solution flow controller, a vapor and liquid separator, and a steam pressurizer, where the reactor collects waste heat from the exhaust gases to generate steam, the condenser cools a liquefied substance generated by the high pressure steam, the throttling pressure limiting valve is used to control the vaporization rate of the substance liquefied substance and maintain the pressure of the liquefied substance, the evaporator is used to perform secondary vaporization on the liquefied substance and absorb heat, so as to allow the liquefied substance to be converted into steam and water at normal temperature, and the absorber absorbs the steam and the water at normal temperature and maintains the evaporator vacuum.

[016] O documento FR2950424 descreve um equipamento que possui um circuito reversível de ar condicionado no qual circula refrigerante. O circuito de ar condicionado possui um evaporador, um compressor, um condensador, um regulador de pressão de ar e um regenerador. Uma unidade de troca de calor adicional realiza a troca de calor com gases de escape. A unidade de troca compreende uma unidade de armazenamento de calorias localizada entre o regenerador e uma válvula. A unidade de troca possui uma unidade de armazenamento de energia fria localizada entre um radiador de baixa temperatura e a válvula.[016] The document FR2950424 describes an equipment that has a reversible air conditioning circuit in which refrigerant circulates. The air conditioning circuit has an evaporator, a compressor, a condenser, an air pressure regulator and a regenerator. An additional heat exchange unit performs the heat exchange with exhaust gases. The exchange unit comprises a calorie storage unit located between the regenerator and a valve. The exchange unit has a cold energy storage unit located between a low temperature radiator and the valve.

[017] O documento EP1574698 descreve um sistema de recuperação de calor de escapamento para um veículo com boa eficiência de conversão de energia. Um refrigerante é fornecido a partir de um ciclo de refrigeração do tipo de compressão de vapor para uma caldeira que executa aquecimento pelo calor de exaustão de um motor do veículo. Um expansor é acionado pelo refrigerante aquecido pela caldeira para gerar energia, e um gerador gera energia elétrica. O refrigerante expandido pelo expansor é retornado ao ciclo de refrigeração e resfriado por um refrigerador no ciclo de refrigeração.[017] The document EP1574698 describes an exhaust heat recovery system for a vehicle with good energy conversion efficiency. A refrigerant is supplied from a vapor-compression-type refrigeration cycle to a boiler that performs heating by the exhaust heat of a vehicle engine. An expander is driven by the coolant heated by the boiler to generate energy, and a generator generates electrical energy. The refrigerant expanded by the expander is returned to the refrigeration cycle and cooled by a cooler in the refrigeration cycle.

[018] E m que pese as soluções descritas no estado da técnica, a aplicação do ciclo de refrigeração por compressão de vapor, utilizado em sistemas de ar condicionado e refrigeradores, para refrigeração de cargas ou climatização de veículos, a partir do reaproveitamento dos gases de exaustão do motor do veículo, se constitui em uma alternativa inovadora, tendo em vista a necessidade de ser devidamente dimensionado, provido de meios para aspirar, comprimir o vapor refrigerante, condensar o vapor e reduzir a pressão e a temperatura do líquido refrigerante e controlar seu fluxo, de maneira a permitir a passagem apenas da vazão instantânea necessária.[018] In spite of the solutions described in the state of the art, the application of the vapor compression refrigeration cycle, used in air conditioning systems and refrigerators, for refrigeration of loads or air conditioning of vehicles, from the reuse of gases of the vehicle's engine, constitutes an innovative alternative, considering the need to be properly dimensioned, provided with means to aspirate, compress the refrigerant vapor, condense the vapor and reduce the pressure and temperature of the refrigerant liquid and control its flow, in order to allow the passage of only the necessary instantaneous flow.

SUMÁRIOSUMMARY

[019] A invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização que pode ser aplicado em caminhões de transporte de cargas refrigeradas, ar condicionado de ônibus, refrigeração de container em transportes marítimos (usando os gases quentes do motor na embarcação), entre outros, visando substituir os atuais equipamentos de refrigeração de câmaras frias e ar condicionado.[019] The invention describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for refrigeration or air conditioning that can be applied in trucks for transporting refrigerated cargo, bus air conditioning, container refrigeration in maritime transport (using the hot gases from the engine on the vessel), among others, to replace the current refrigeration equipment in cold rooms and air conditioning.

[020] A invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização que não possui custo adicional em combustível para operação por trabalhar com a energia térmica desperdiçada pelo motor do veículo.[020] The invention describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for cooling or air conditioning that has no additional cost in fuel for operation by working with the thermal energy wasted by the vehicle's engine.

[021] A invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização que reduz a emissão de CO2 na atmosfera, em comparação com os equipamentos de refrigeração veicular que necessitam de um motor à diesel adicional.[021] The invention describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for cooling or air conditioning that reduces the emission of CO2 in the atmosphere, compared to vehicle refrigeration equipment that requires an additional diesel engine.

[022] A invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização que prescinde da necessidade de manutenções de curto prazo, como reabastecimentos e trocas de óleo.[022] The invention describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for refrigeration or air conditioning that dispenses with the need for short-term maintenance, such as refueling and oil changes.

[023] A invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização que dispensa o acoplamento ao eixo do veículo ou a necessidade de um motor adicional.[023] The invention describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for cooling or air conditioning that eliminates the coupling to the vehicle axle or the need for an additional engine.

[024] A invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização que utiliza múltiplos estágios para retorno do fluido à unidade de geração de vapor, permitindo o pré- aquecimento e o uso da gravidade para reingresso do fluido, dispensando bombas de alta pressão.[024] The invention describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for cooling or air conditioning that uses multiple stages to return the fluid to the steam generation unit, allowing preheating and the use of gravity to fluid re-entry, eliminating high pressure pumps.

[025] A invenção descreve um sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização que pode ser desenvolvido em diversas potências, desde 100 Watts até equipamentos para transporte de cargas congeladas (que chegam a até 11.000 Watts).[025] The invention describes a system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for refrigeration or air conditioning that can be developed in different powers, from 100 Watts to equipment for transporting frozen loads (up to 11,000 Watts) .

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[026] A figura 1 apresenta a representação esquemática do sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização, objeto da presente invenção, evidenciando as unidades operativas inter-relacionadas.[026] Figure 1 presents the schematic representation of the system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for refrigeration or air conditioning, object of the present invention, showing the interrelated operating units.

[027] A figura 2 apresenta detalhamento da Unidade de Compressão e Bombeamento (UCB).[027] Figure 2 shows the Compression and Pumping Unit (UCB) in detail.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[028] O sistema de reaproveitamento da energia térmica dos gases de descarga de um veículo para refrigeração ou climatização, objeto da presente patente de invenção, compreende um conjunto de unidades operacionais inter-relacionadas que basicamente inclui uma Unidade de Refrigeração (UR) com princípio de funcionamento similar aos equipamentos de refrigeração por compressão, dita Unidade de Refrigeração (UR) que recebe o fluído refrigerante comprimido de uma Unidade de Compressão e Bombeamento (UCB) alimentada por uma Unidade Geradora de Vapor (UGV) que transfere a energia térmica de uma fonte de calor (tal como gases do escapamento) para o fluido refrigerante.[028] The system for reusing the thermal energy of the exhaust gases of a vehicle for refrigeration or air conditioning, object of the present invention patent, comprises a set of interrelated operational units that basically includes a Refrigeration Unit (RU) with principle similar to compression refrigeration equipment, called Refrigeration Unit (RU) that receives the compressed refrigerant fluid from a Compression and Pumping Unit (UCB) fed by a Steam Generating Unit (UGV) that transfers the thermal energy from a heat source (such as exhaust gases) to the refrigerant.

[029] A Unidade Geradora de Vapor (UGV) é responsável pela transferência da energia térmica dos gases do escapamento (ou de uma fonte de calor) para o fluido refrigerante.[029] The Steam Generating Unit (UGV) is responsible for transferring the thermal energy from the exhaust gases (or from a heat source) to the refrigerant fluid.

[030] Na Unidade Geradora de Vapor (UGV), os gases quentes (g) coletados de uma fonte de calor (Fc) são direcionados a um trocador de calor (10), preferentemente do tipo fluxo cruzado, onde ditos gases quentes (g) atravessam os tubos aletados por onde circula um fluído refrigerante, tal como R141b, de forma que parte do calor dos gases (g) é transferido para as aletas do trocador de calor (10) que, por sua vez, transferem esse calor (g) para a tubulação preenchida com o fluido refrigerante para geração de vapor, sendo o calor residual liberado por uma saída (Sc).[030] In the Steam Generating Unit (UGV), the hot gases (g) collected from a heat source (Fc) are directed to a heat exchanger (10), preferably of the cross flow type, where said hot gases (g ) pass through the finned tubes through which a refrigerant fluid, such as R141b, circulates, so that part of the heat from the gases (g) is transferred to the fins of the heat exchanger (10) which, in turn, transfer this heat (g ) for the piping filled with the refrigerant fluid for steam generation, the waste heat being released by an outlet (Sc).

[031] O fluido refrigerante que circula nos tubos aletados do trocador de calor (10) é deslocado para a Unidade de Geração de Vapor (UGV) por meio de uma bomba atuada por um motor (não representado).[031] The refrigerant that circulates in the finned tubes of the heat exchanger (10) is moved to the Steam Generation Unit (UGV) by means of a pump actuated by a motor (not shown).

[032] O vapor saturado (vs) gerado na Unidade de Geração de Vapor (UGV) é direcionado através de uma tubulação principal (11) para a Unidade de Compressão e Bombeamento (UCB) e para uma tubulação secundária (12) interligada à Unidade de Recuperação de Vapor (URV).[032] The saturated steam (vs) generated in the Steam Generation Unit (UGV) is directed through a main pipe (11) to the Compression and Pumping Unit (UCB) and to a secondary pipe (12) connected to the Unit of Vapor Recovery (URV).

[033] O vapor saturado (vs) recebido da Unidade Geradora de Vapor (UGV) através da tubulação principal (11) é direcionado para a Unidade de Compressão e Bombeamento (UCB) que realiza a compressão mecânica do fluído refrigerante mediante um conjunto de cilindros de bombeamento (41) e (41) opostos que realizam a admissão, compressão e bombeamento do fluído refrigerante por meio do vapor (vs) recebido pela tubulação principal (11) e que ingressa em um cilindro primário motriz (40).[033] The saturated steam (vs) received from the Steam Generating Unit (UGV) through the main pipe (11) is directed to the Compression and Pumping Unit (UCB) which performs the mechanical compression of the refrigerant fluid through a set of cylinders pumping units (41) and (41) opposite that carry out the admission, compression and pumping of the refrigerant fluid through the steam (vs) received by the main pipe (11) and which enters a primary driving cylinder (40).

[034] O controle do cilindro primário (40) é alcançado pelo acionamento sincronizado de quatro válvulas solenoides, sendo duas em posição aberta e duas em posição fechada, cujas posições se alternam de forma sincronizada, abrindo e fechando aos pares. Conforme representado na figura 2, as válvulas vs2 e vs3 são responsáveis pela entrada de vapor em alta pressão para as câmaras do cilindro principal (40), enquanto as válvulas vs1 e vs4, quando abertas, liberam o vapor (vs) para o condensador (50) da Unidade de Refrigeração (UR), transformando os movimentos alternados causado pelos cilindros secundários (41) e (41') em um único sentido de fluxo para o fluido refrigerante, permitindo apenas a admissão do vapor saturado (vs) em baixa pressão no cilindro primário (40) e a expulsão do fluido comprimido para o condensador (50) da Unidade de Refrigeração (UR), dentro das condições de pressão, vazão e temperatura, permitindo automatizar eletronicamente as entradas e saídas do vapor pressurizado e controlar remotamente o equipamento.[034] The control of the primary cylinder (40) is achieved by the synchronized actuation of four solenoid valves, two in open position and two in closed position, whose positions alternate synchronously, opening and closing in pairs. As shown in figure 2, valves vs2 and vs3 are responsible for the entry of high pressure steam into the chambers of the main cylinder (40), while valves vs1 and vs4, when open, release steam (vs) to the condenser ( 50) of the Refrigeration Unit (UR), transforming the alternating movements caused by the secondary cylinders (41) and (41') in a single flow direction for the refrigerant fluid, allowing only the admission of saturated vapor (vs) at low pressure in the primary cylinder (40) and the expulsion of the compressed fluid to the condenser (50) of the Refrigeration Unit (UR), within the conditions of pressure, flow and temperature, allowing to electronically automate the pressurized steam inlets and outlets and remotely control the equipment.

[035] Quando as válvulas vs2 e vs4 estão abertas e as válvulas vs1 e vs3 estão fechadas, o vapor em alta pressão (vs) ingressa no cilindro primário (40) através da válvula vs2, deslocando o êmbolo do dito cilindro primário (40) para a direita, e a válvula vs4 aberta remove a massa de vapor contida na parte esquerda do cilindro (40) e a transfere para a Unidade de Condensação de Vapor (UCV). Ao ser invertida a sequência de abertura das válvulas, ou seja, válvulas vs2 e vs4 fechadas e válvulas vs1 e vs3 abertas, o vapor pressurizado recebido da Unidade Geradora de Vapor (UGV) ingressa pela válvula vs3 e a válvula vs1 transfere a massa de vapor para a Unidade de Condensação (UCV).[035] When valves vs2 and vs4 are open and valves vs1 and vs3 are closed, high pressure steam (vs) enters the primary cylinder (40) through valve vs2, displacing the piston of said primary cylinder (40) to the right, and the open valve vs4 removes the mass of steam contained in the left part of the cylinder (40) and transfers it to the Steam Condensing Unit (VCU). When the valve opening sequence is reversed, that is, valves vs2 and vs4 closed and valves vs1 and vs3 open, the pressurized steam received from the Steam Generating Unit (UGV) enters through valve vs3 and valve vs1 transfers the mass of steam to the Condensing Unit (UCV).

[036] O fluído refrigerante comprimido ingressa no condensador (50) e condensa, perdendo calor para o ambiente até tornar-se líquido saturado ou líquido comprimido, caso ocorra uma maior perda de calor ao ambiente. Após passar pela válvula de expansão (60), o fluído refrigerante opera em um ambiente de baixa pressão, o que o faz entrar em evaporação (70), absorvendo calor do ambiente externo que se encontra refrigerado, configurando um ciclo comum de refrigeração por compressão. Após a evaporação, o vapor (vs) retorna para a Unidade de Compressão e Bombeamento (UCB) para ser direcionado à Unidade de Compressão de Vapor (UCV), onde será novamente comprimido e expulso para o evaporador (70), repetindo o ciclo de refrigeração.[036] The compressed refrigerant fluid enters the condenser (50) and condenses, losing heat to the environment until it becomes saturated liquid or compressed liquid, if there is a greater loss of heat to the environment. After passing through the expansion valve (60), the refrigerant fluid operates in a low pressure environment, which causes it to evaporate (70), absorbing heat from the external environment that is cooled, configuring a common cycle of refrigeration by compression. . After evaporation, the steam (vs) returns to the Compression and Pumping Unit (UCB) to be directed to the Steam Compression Unit (UCV), where it will be compressed again and expelled to the evaporator (70), repeating the cycle of refrigeration.

[037] Para uma capacidade de refrigeração equivalente de 100 Watts, o gás refrigerante deve entrar no condensador com uma pressão de 1889,74 kPa (19,27 kgF/cm2) e a uma taxa mássica de 0,00103 kg/s (0,061913 kg/min). Nesse processo, o fluido condensa abaixo dos 65°C, perdendo calor para o ambiente até tornar-se líquido saturado e caso uma maior perda de calor ao ambiente, torna-se líquido comprimido.[037] For an equivalent cooling capacity of 100 Watts, the refrigerant gas must enter the condenser at a pressure of 1889.74 kPa (19.27 kgF/cm2) and at a mass rate of 0.00103 kg/s (0 .061913 kg/min). In this process, the fluid condenses below 65°C, losing heat to the environment until it becomes a saturated liquid, and if there is a greater loss of heat to the environment, it becomes a compressed liquid.

[038] Após passar pela válvula de expansão (60), o gás refrigerante opera em um ambiente de baixa pressão, o que o faz entrar em evaporação, absorvendo calor do ambiente externo que se encontra refrigerado. Nesta segunda etapa, o fluído sai do sistema com uma pressão de 200,74 kPa (2,046 kgf/cm2), na fase de vapor.[038] After passing through the expansion valve (60), the refrigerant gas operates in a low pressure environment, which causes it to evaporate, absorbing heat from the external environment that is cooled. In this second stage, the fluid leaves the system with a pressure of 200.74 kPa (2.046 kgf/cm2), in the vapor phase.

[039] A Unidade de Condensação de Vapor (UCV) apresenta um radiador (20) que condensa o vapor saturado (vs), de forma que o líquido saturado (ls) é descarregado por gravidade para a Unidade de Recuperação de Vapor (URV) onde dito fluído (ls) é pré-aquecido antes de retornar à Unidade Geradora de Vapor (UGV).[039] The Vapor Condensing Unit (UCV) has a radiator (20) that condenses the saturated vapor (vs), so that the saturated liquid (ls) is discharged by gravity to the Vapor Recovery Unit (URV) where said fluid (ls) is preheated before returning to the Steam Generating Unit (UGV).

[040] Para o pré-aquecimento do líquido saturado (ls), a Unidade de Recuperação de Vapor (URV) apresenta internamente à tubulação secundária (12) um reservatório superior (30) que recebe o líquido saturado (ls) da Unidade de Condensação de Vapor (UCV) através de uma tubulação (13) com uma válvula pneumática de acionamento solenoide (v1) e um reservatório inferior (31) interligado ao reservatório superior (30) por uma tubulação (13) dotada de uma válvula pneumática de acionamento solenoide (v2), tendo a porção inferior do reservatório inferior (31) uma tubulação (13) com válvula pneumática de acionamento solenoide (v3) que reencaminha o fluido (ls) para a Unidade de Geração de Vapor (UGV).[040] For the preheating of the saturated liquid (ls), the Vapor Recovery Unit (URV) presents internally to the secondary pipe (12) an upper reservoir (30) that receives the saturated liquid (ls) from the Condensing Unit of Vapor (UCV) through a pipe (13) with a pneumatic solenoid actuation valve (v1) and a lower reservoir (31) connected to the upper reservoir (30) by a pipe (13) equipped with a pneumatic solenoid actuation valve (v2), the lower portion of the lower reservoir (31) having a pipe (13) with a pneumatic solenoid actuating valve (v3) that forwards the fluid (ls) to the Steam Generation Unit (UGV).

[041] Dessa forma, o líquido saturado (ls) liberado na Unidade de Condensação de Vapor (UCV) é descarregado por gravidade para o reservatório superior (30) da Unidade de Recuperação de Vapor (URV). Quando ocorre o completo preenchimento do reservatório superior (30), a válvula pneumática (v1) é fechada, interrompendo o fluxo de líquido (ls) vindo da Unidade de Condensação de Vapor (UCV), e a válvula pneumática intermediária (v2) disposta entre o reservatório superior (30) e o reservatório inferior (31) é aberta, escoando o fluido (ls) para o reservatório inferior (31) onde ocorre a mistura do líquido saturado (ls) com o vapor saturado (vs) depositado no reservatório inferior (31), elevando a temperatura do líquido saturado (ls) para cerca de 115°C. Em seguida a válvula pneumática inferior (v3) é aberta, escoando por gravidade o líquido saturado (ls) pré-aquecido para a Unidade de Geração de Vapor (UGV).[041] In this way, the saturated liquid (ls) released in the Vapor Condensing Unit (UCV) is discharged by gravity to the upper reservoir (30) of the Vapor Recovery Unit (URV). When the upper reservoir (30) is completely filled, the pneumatic valve (v1) is closed, interrupting the flow of liquid (ls) coming from the Steam Condensing Unit (UCV), and the intermediate pneumatic valve (v2) arranged between the upper reservoir (30) and the lower reservoir (31) are opened, draining the fluid (ls) to the lower reservoir (31) where the saturated liquid (ls) is mixed with the saturated vapor (vs) deposited in the lower reservoir (31), raising the temperature of the saturated liquid (ls) to about 115°C. Then the lower pneumatic valve (v3) is opened, draining the preheated saturated liquid (ls) by gravity to the Steam Generation Unit (UGV).

[042] Ensaios foram realizados para dimensionamento dos componentes do sistema de reaproveitamento da energia térmica objeto da presente invenção. Por exemplo, para uma capacidade de refrigeração equivalente de 100 Watts e para uma demanda mássica de 0,00103 kg/s (0,061913 kg/min), na fase de vapor em uma pressão de 1889,74 kPa (19,27 kgF/cm2), foram adotados pistões secundários (41) de dimensões comuns no mercado, com diâmetro de 100mm e curso total de 180mm.[042] Tests were performed to design the components of the thermal energy reuse system object of the present invention. For example, for an equivalent cooling capacity of 100 Watts and for a mass demand of 0.00103 kg/s (0.061913 kg/min), in the vapor phase at a pressure of 1889.74 kPa (19.27 kgF /cm2), secondary pistons (41) of common dimensions on the market were adopted, with a diameter of 100mm and a total stroke of 180mm.

[043] Assim, o volume do cilindro secundário (41) e (41') é calculado através da Equação 1:[043] Thus, the volume of the secondary cylinder (41) and (41') is calculated through Equation 1:

[044] Volume = (pi.D2/4)*L,[044] Volume = (pi.D2/4)*L,

[045] Onde D= diâmetro e L=curso[045] Where D=diameter and L=stroke

[046] O volume dos cilindros secundários de bombeamento (41) e (41') é de 0,001413716m3. Este é o espaço que será preenchido pelo gás refrigerante em baixa pressão quando retornar do evaporador (70).[046] The volume of the secondary pumping cylinders (41) and (41') is 0.001413716m3. This is the space that will be filled by the low pressure refrigerant gas when it returns from the evaporator (70).

[047] Sendo conhecido o volume do cilindro secundário (41) e (41') e sabendo das condições de entrada do vapor de gás refrigerante necessário para refrigeração de 100W, é possível determinar a massa total do vapor dentro destes cilindros secundários (41) e (41') através da Equação 2:[047] Knowing the volume of the secondary cylinder (41) and (41') and knowing the inlet conditions of the refrigerant gas vapor required for 100W refrigeration, it is possible to determine the total mass of the steam inside these secondary cylinders (41) and (41') through Equation 2:

[048] Massa= p[rô] .V[048] Mass= p[rô] .V

[049] Sendo p[rô] a densidade do vapor de gás refrigerante igual a 10,04 kg/m3 nas condições de saída do evaporador (T = -10°C; Vv = 0,0996 m3/kg).[049] Where p[rô] is the refrigerant gas vapor density equal to 10.04 kg/m3 at the evaporator outlet conditions (T = -10°C; Vv = 0.0996 m3/kg).

[050] Logo a massa de vapor refrigerante dentro do cilindro quando este está totalmente preenchido é de m = 10,04 x 0,0014137 = 0,0141937kg.[050] Therefore, the mass of refrigerant vapor inside the cylinder when it is completely filled is m = 10.04 x 0.0014137 = 0.0141937 kg.

[051] Conhecido o volume interno dos cilindros secundários e a respectiva massa de vapor contido dentro destes, é possível determinar o tempo de fechamento ideal dos cilindros para que ocorra bombeamento do fluído na vazão mássica necessária para refrigeração de 100 Watts através da Equação 3:[051] Knowing the internal volume of the secondary cylinders and the respective mass of steam contained within them, it is possible to determine the ideal closing time of the cylinders for the pumping of the fluid to occur at the mass flow required for cooling of 100 Watts through Equation 3:

[052] Equação 3: t = (vazão mássica requerida)/[60x(massa do cilindro)][052] Equation 3: t = (required mass flow rate)/[60x (cylinder mass)]

[053] Ou seja, para ser bombeado a massa de gás refrigerante a uma taxa de 0,061913 kg/min, os cilindros precisam completar seu curso em um tempo de 13,75 segundos.[053] That is, to pump the mass of refrigerant gas at a rate of 0.061913 kg/min, the cylinders need to complete their stroke in a time of 13.75 seconds.

[054] Com a pressão de entrada no cilindro secundário de 200,74kPa (2,046kgf/cm2), e a pressão necessária para expulsar o fluido de 1889,74 kPa (19,27kgf/cm2), a força a ser realizada na haste para seu deslocamento é calculada através da Equação 4.[054] With the inlet pressure in the secondary cylinder of 200.74kPa (2.046kgf/cm2), and the pressure needed to expel the fluid of 1889.74kPa (19.27kgf/cm2), the force to be performed on the rod for its displacement is calculated through Equation 4.

[055] Equação 4: Força = Pressão x Área[055] Equation 4: Force = Pressure x Area

[056] Força = (1889,74 - 200,74) x [(pi x D2)/4][056] Strength = (1889.74 - 200.74) x [(pi x D2)/4]

[057] Força = 13,26 kN[057] Force = 13.26 kN

[058] A força necessária para atingir a pressão mínima de bombeamento é de 13,26 kN. Portanto, o cilindro primário (acionamento) (40) deve produzir um trabalho com uma força acima deste valor para que o sistema opere regularmente em 100 Watts de capacidade.[058] The force required to reach the minimum pumping pressure is 13.26 kN. Therefore, the primary (drive) cylinder (40) must produce work with a force above this value in order for the system to operate regularly at 100 Watts of capacity.

[059] Para calcular a massa de vapor requerida para que o cilindro principal (40) complete seu ciclo de abertura ou fechamento total, é calculado o volume interno do cilindro principal através da Equação 5.[059] To calculate the mass of steam required for the main cylinder (40) to complete its total opening or closing cycle, the internal volume of the main cylinder is calculated through Equation 5.

[060] Equação 5: V = pi x (D2/4).L[060] Equation 5: V = pi x (D2/4).L

[061] Onde D= diâmetro do cilindro, L=curso do êmbolo, Área= pi x (D2/4)[061] Where D=cylinder diameter, L=piston stroke, Area=pi x (D2/4)

[062] A massa de vapor que ocupa o cilindro primário (40) é calculada através da Equação 6:[062] The mass of steam that occupies the primary cylinder (40) is calculated through Equation 6:

[063] Equação 6: m = V x p[rô][063] Equation 6: m = V x p[rô]

[064] Onde V=volume, p[rô] = 83,89 kg/m3 (T=150°C - vapor saturado)[064] Where V=volume, p[rô] = 83.89 kg/m3 (T=150°C - saturated steam)

[065] A massa de vapor de gás refrigerante que preenche o cilindro primário (40) é de 0,179717 kg. Esta massa precisa preencher todo o volume do cilindro em um tempo de t=13,75 segundos para uma operação ideal. Logo, a vazão mássica do gás refrigerante do sistema é calculada pela Equação 7.[065] The mass of refrigerant gas vapor that fills the primary cylinder (40) is 0.179717 kg. This mass needs to fill the entire volume of the cylinder in a time of t=13.75 seconds for optimal operation. Therefore, the mass flow rate of the refrigerant gas in the system is calculated by Equation 7.

[066] Equação 7: m= m x 60/t[066] Equation 7: m= m x 60/t

[067] Sendo assim, a vazão mássica de vapor saturado de gás refrigerante em uma temperatura de T=150°C é de 0,01306 kg/s.[067] Therefore, the mass flow rate of saturated vapor of refrigerant gas at a temperature of T=150°C is 0.01306 kg/s.

Claims (2)

SISTEMA DE REAPROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA DOS GASES DE DESCARGA DE UM VEÍCULO PARA REFRIGERAÇÃO OU CLIMATIZAÇÃO caracterizado por compreender:
  • a) uma Unidade Geradora de Vapor (UGV) dotada de um trocador de calor (10) onde os gases quentes (g) coletados de uma fonte de calor (Fc) realizam troca térmica com o fluído refrigerante para geração de vapor (vs);
  • b) uma Unidade de Compressão e Bombeamento (UCB) interligada à Unidade de Geração de Vapor (UGV) através de uma tubulação principal (11) que direciona o vapor saturado (vs) para um cilindro primário motriz (40) dotado de cilindros de bombeamento (41) e (41') opostos, dito cilindro primário motriz (40) controlado pelo acionamento sincronizado de dois pares de válvulas solenoides (vs1 e vs4) e (vs2 e vs3) que alternam de forma sincronizada a abertura e fechamento, sendo as válvulas vs2 e vs3 responsáveis pela entrada de vapor em alta pressão (vs) para as câmaras do cilindro principal (40) e as válvulas vs1 e vs4 liberando o vapor (vs) para o condensador (50) da Unidade de Refrigeração (UR) e para a Unidade de Condensação (UCV);
  • c) uma Unidade de Refrigeração (UR) que recebe o fluído refrigerante comprimido que ingressa no condensador (50), passa pela válvula de expansão (60) e pelo evaporador (70), retornando o vapor (vs) para a Unidade de Compressão e Bombeamento (UCB) para ser direcionado à Unidade de Compressão de Vapor (UCV), onde será novamente comprimido e expulso para o evaporador (70), repetindo o ciclo de refrigeração;
  • d) uma Unidade de Condensação de Vapor (UCV) que apresenta um radiador (20) que condensa o vapor saturado (vs) e descarrega o líquido saturado (ls) por gravidade para a Unidade de Recuperação de Vapor (URV);
  • e) uma Unidade de Recuperação de Vapor (URV) que recebe o fluído (ls) da Unidade de Condensação de Vapor (UCV) para o pré-aquecimento, apresentando internamente à tubulação secundária (12) que se conecta com a Unidade Geradora de Vapor (UGV) um reservatório superior (30) que recebe o líquido saturado (ls) da Unidade de Condensação de Vapor (UCV) através de uma tubulação (13) com uma válvula pneumática de acionamento solenoide (v1) e um reservatório inferior (31) interligado ao reservatório superior (30) por uma tubulação (13) dotada de uma válvula pneumática de acionamento solenoide (v2), tendo a porção inferior do reservatório inferior (31) uma tubulação (13) com válvula pneumática de acionamento solenoide (v3) que reencaminha o fluido (ls) misturado com o vapor saturado (vs) depositado no reservatório inferior (31) para a Unidade de Geração de Vapor (UGV).
SYSTEM FOR REUSE OF THE THERMAL ENERGY OF GASES FROM THE DISCHARGE OF A VEHICLE FOR REFRIGERATION OR CLIMATIZATION, characterized by comprising:
  • a) a Steam Generating Unit (UGV) equipped with a heat exchanger (10) where the hot gases (g) collected from a heat source (Fc) perform thermal exchange with the refrigerant fluid to generate steam (vs);
  • b) a Compression and Pumping Unit (UCB) connected to the Steam Generation Unit (UGV) through a main pipe (11) that directs the saturated steam (vs) to a primary driving cylinder (40) equipped with pumping cylinders (41) and (41') opposite, said prime mover (40) controlled by the synchronized actuation of two pairs of solenoid valves (vs1 and vs4) and (vs2 and vs3) that synchronously alternate opening and closing, the valves vs2 and vs3 responsible for the entry of high pressure steam (vs) to the chambers of the main cylinder (40) and valves vs1 and vs4 releasing the steam (vs) to the condenser (50) of the Refrigeration Unit (UR) and for the Condensing Unit (UCV);
  • c) a Refrigeration Unit (RU) that receives the compressed refrigerant fluid that enters the condenser (50), passes through the expansion valve (60) and through the evaporator (70), returning the steam (vs) to the Compression Unit and Pumping (UCB) to be directed to the Vapor Compression Unit (UCV), where it will be compressed again and expelled to the evaporator (70), repeating the refrigeration cycle;
  • d) a Condensing Vapor Unit (UCV) that has a radiator (20) that condenses the saturated vapor (vs) and discharges the saturated liquid (ls) by gravity to the Vapor Recovery Unit (URV);
  • e) a Steam Recovery Unit (URV) that receives the fluid (ls) from the Steam Condensing Unit (UCV) for preheating, internally presenting to the secondary piping (12) that connects with the Steam Generating Unit (UGV) an upper reservoir (30) that receives the saturated liquid (ls) from the Condensing Vapor Unit (UCV) through a pipeline (13) with a pneumatic solenoid actuated valve (v1) and a lower reservoir (31) interconnected to the upper reservoir (30) by a pipe (13) equipped with a pneumatic solenoid actuation valve (v2), the lower portion of the lower reservoir (31) having a pipe (13) with a pneumatic solenoid actuation valve (v3) that forwards the fluid (ls) mixed with the saturated steam (vs) deposited in the lower reservoir (31) to the Steam Generation Unit (UGV).
SISTEMA DE REAPROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA DOS GASES DE DESCARGA DE UM VEÍCULO PARA REFRIGERAÇÃO OU CLIMATIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido refrigerante que circula no trocador de calor (10) ser deslocado para a Unidade de Geração de Vapor (UGV) por meio de uma bomba atuada por um motor (não representado).SYSTEM FOR REUSE OF THE THERMAL ENERGY OF GASES FROM THE DISCHARGE OF A VEHICLE FOR REFRIGERATION OR CLIMATIZATION, according to claim 1, characterized in that the refrigerant fluid circulating in the heat exchanger (10) is moved to the Steam Generation Unit ( UGV) by means of a pump driven by a motor (not shown).
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