CH636427A5 - Verfahren zur ladung und entladung eines latentwaerme-speichermediums und waermespeicher. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ladung und Entladung eines Latentwärme-Speichermediums mittels einer mit diesem nicht mischbaren, dieses von unten nach oben durchströmenden und sich oben sammelnden Wärmeträgerflüssigkeit. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Wärmespeicher zur Durchführung des Verfahrens.
Latentwärme-Wärmespeicher haben den Vorteil, dass sich in einem geringen Volumen grosse Wärmemengen speichern lassen. Man macht sich hierbei die Schmelzwärme eines Stoffes, beispielsweise eines Salzes, zunutze. Im geladenen Zustand ist das Speichermedium in flüssiger Phase. Im entladenen Zustand ist das Speichermedium fest.
In der DE-AS 1953 604ist für den Wärmetausch bei Ladung und Entladung ein flüssiges Wärmeträgermedium vorgeschlagen, das dann, wenn es mit dem Speichermedium nicht mischbar ist, direkt durch dieses strömen kann.
In der Literaturstelle F. Lindner, Grundlagen der Solartechnik I, Seiten 205—235 ist im einzelnen das genannte direkte Durchströmen des Speichermediums dargestellt.
Die Wärmeträgerflüssigkeit perlt von unten nach oben durch das Speichermedium. Dabei findet der Wärmetausch zwischen Speichermedium und Wärmeträgerflüssigkeit statt. Es hat sich gezeigt, dass das Durchperlen des Speichermediums zu einer beträchtlichen Schaumbildung an der Oberfläche der sich oben auf dem Speichermedium sammelnden Wärmeträgerflüssigkeit führen kann. Es ist demnach damitzu rechnen, dass Schaum in den Wärmeträgerkreislauf gelangt. Dies ist ungünstig, da hierdurch die im Wärmeträgerkreislauf vorgesehene Umwälzpumpe gefährdet ist und andererseits Schaum die Wärmeübertragung von einer Heizquelle bzw. auf einen Verbraucher verschlechtert. Ausserdem können auch mit dem Schaum Partikel des Speichermediums in den äusseren Kreislauf der Wärmeträgerflüssigkeit gelangen.
Andererseits kann bei derartigen Wärmespeichern, bei denen die Wärmeträgerflüssigkeit unten zugeführt wird, bei der Entladung des Speichermediums der Fall auftreten, dass im Bereich der Öffnung der Zuführleitung eine diese sperrende Eisbildung auftritt, wenn an sich oben noch warmes Speichermedium zur Erwärmung der Wärmeträgerflüssigkeit zur Verfügung steht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art und einen Wärmespeicher so zu gestalten, dass eine Schaumbildung vermindert ist. Aufgabe der Erfindung ist es ausserdem, bei solchen Wärmespeichern den Wärmetausch zu Beginn der Ladung des Speichermediums und gegen Ende der Entladung des Speichermediums zu verbessern.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit in einer solchen Richtung und mit einem solchen Eintrittsquerschnitt in das Speichermedium eingeleitet wird, dass sich in der Schmelze des Speichermediums eine Strömung mit horizontaler Strömungskomponente aufbaut und die Schmelze von der horizontalen Strömungskomponente in eine Rotationsbewegung gebracht wird. Durch die horizontale Strömungskomponente kann erreicht werden, dass die Wärmeträgerflüssigkeit nicht senkrecht von unten nach oben in den Sammelraum über das Speichermedium eintritt. Die Möglichkeit der Schaumbildung ist damit einerseits verringert und andererseits ist die Zerstörung von Schaum begünstigt.
Ausserdem ist von Vorteil, dass eine wirkungsvolle Wärmeübertragung vom Speichermedium auf die Wärmeträgerflüssig-keit oder umgekehrt gewährleistet ist.
Ein erfindungsgemässer Wärmespeicher mit einem in einem Behälter untergebrachten Latentwärme-Speichermedium und mindestens einer Wärmeträgerflüssigkeit führenden, in den Behälter mündenden Leitung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter zylindrisch mit senkrechter Achse ausgebildet ist und die Leitung eine Austrittsöffnung aufweist, die ausserhalb der Zylinderachse des Behälters liegt und deren Austrittsrichtung im wesentlichen horizontal und etwa senkrecht zum Radius des Behälters gerichtet ist. Bei diesem Wärmespeicher tritt die Wärmeträgerflüssigkeit so in den Zylinder ein, dass die Schmelze und die auf ihr stehende Wärmeträgerflüssigkeit in eine gleich-mässige Rotationsbewegung bringbar ist.
In bevorzugter Ausgestaltung des Wärmespeichers ist die Absaugöffnung einer Absaugleitung auf der Zylinderachse des Behälters über dem Speichermedium angeordnet. Damitist erreichbar, dass die Ableitung der Wärmeträgerflüssigkeit aus dem Wärmespeicher in einem beruhigten Bereich erfolgt, der praktisch nicht an der Rotationsbewegung teilnimmt.
Der Wärmeaustausch zu Beginn der Ladung und gegen Ende der Entladung ist vorzugsweise dadurch verbessert, dass die Zuführleitung über die Höhe des Wärmespeichers verteilte Öffnungen aufweist und dass die oberste Öffnung im Bereich des oberen Grenzschichtniveaus des entladenen Speichermediums liegt. Die im Bereich des oberen Grenzschichtniveaus des Speichermediums liegende oberste Öffnung ist so angeordnet, dass durch sie bei erstarrtem Speichermedium der Aufschmelzvorgang eingeleitet werden kann. Bei einem Speichermedium, das schneeartig kristallisiert, kann die oberste Öffnung knapp unterhalb der Grenzschicht liegen, damit solches Speichermedium die oberste Öffnung nicht so verschliesst, dass durch sie keine Wärmeträgerflüssigkeit in das Speichermedium eintreten kann. Ist damit zu rechnen, dass das Speichermedium im erstarrten Zustand die oberste Öffnung sperrt, dann wird diese vorzugsweise über das sich bei entladenem Speichermedium maximal einstellende Grenzschichtniveau gelegt.
Im Zuge des Aufschmelzens des entladenen Speichermediums werden nacheinander von oben nach unten die einzelnen Öffnungen freigeschmolzen. Die durch die Öffnungen in das Speichermedium eintretende warme Wärmeträgerflüssigkeit lädt den Speicher auf.
Beim Entladen des Speichermediums wird das Erstarren des Speichermediums von unten nach oben fortschreiten. Selbst wenn untere Öffnungen durch erstarrtes Speichermedium versperrt sind, setzt sich der Wärmetausch durch obere Öffnungen fort. Das Speichermedium lässt sich also vollständig entladen.
Die beschriebenen Öffnungen führen somit einerseits zu einem raschen Übergang von dem entladenen Zustand des Speichermediums zu dessen Ladungszustand und andererseits zu einer vollständigen Entladung gegen Ende der Entladung.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt der unteren von zwei übereinanderliegenden Öffnungen grösser als der Querschnitt der jeweils oberen Öffnung. Dadurch ist erreichbar, dass dann, wenn das Speichermedium im flüssigen Zustand vorliegt, durch untere Öffnungen eine grössere Menge Wärmeträgerflüssigkeit als bei oberen Öffnungen in das Speichermedium eintritt. Dadurch steht ein grosser, vorzugsweise der überwiegende Teil der Wärmeträgerflüssigkeit über eine lange Strecke in Kontakt mit dem Speichermedium. Vorzugsweise beträgt der Querschnitt der untersten Öffnung 70 bis 90 % der Summe aller Öffnungsquerschnitte.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Öffnungen an Rohrstutzen der Zuführleitung ausgebildet und die Rohrstutzen weisen schräg nach unten. Diese Ausrichtung des Rohrstutzens bzw. der Öffnungen führt zu einer weiteren Beschleunigung des Aufschmelzens des Speichermediums.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enden die Rohrstutzen im Bereich des Innenumfangs des Wärmespeichers und sind tangential zum Umfang ausgerichtet. Damit setzt die unter
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Druck in das Speichermedium eintretende Wärmeträgerflüssigkeit dieses in eine Rotationsbewegung, die zur Vermeidung einer Schaumbildung an der Oberfläche günstig ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In dieser zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wärmespeichers;
Fig. 2 eine Aufsicht auf ein erweitertes Ausführungsbeispiel, und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmespeichers.
In einem zylindrischen Behälter 1 mit senkrechter Zylinderachse A ist ein Speichermedium 2 untergebracht. In den Behälter 1 ist eine Zulaufleitung 3 geführt. Diese läuft am Rand des Behälters 1 entlang bis zu dessen Boden 4. Unten erstreckt sie sich in einem Bereich 5 parallel zum Behälterumfang und endet an einer nachstehend mit Austrittsdüse 6 bezeichneten Austrittsöffnung. Die Austrittsdüse 6 ist am Boden 4 von der Zylinderachse A beabstandet. Sie ist so geschnitten, dass ihre Austrittsrichtung B etwa senkrecht zum Radius R steht und im wesentlichen horizontal gerichtet ist. Vor der Austrittsdüse 6 ist ein Leitblech 7 angeordnet.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zweigt am Eintritt in den Behälter 1 von der Zulaufleitung 3 eine Hilfsleitung 8 ab. Diese verläuft parallel zur Zulaufleitung 3, erstreckt sich hinter der Austrittsdüse 6 ein Stück in Austrittsrichtung B und biegt dann nach oben ab. Die Hilfsleitung 8 endet oberhalb des Speichermediums 2 in einem Ausflussstutzen 9. Dieser ist wie die Austrittsdüse 6 ausgerichtet. Zulaufleitung 3 und Hilfsleitung 8 sind gut wärmeleitend miteinander verbunden, z. B. verlötet. Anstelle der Hilfsleitung 8 können auch andere Wärmeleiter eingesetzt werden, mit denen sich eine Zone aufschmelzen lässt.
Weiterhin ist an den Behälter 1 eine Absaugleitung 10 angeschlossen, die eine Absaugöffnung 11 aufweist, welche oberhalb, beispielsweise einige Zentimeter oberhalb, des Speichermediums 2 auf der Zylinderachse A liegt (vgl. Fig. 1 und Fig. 3).
Die Zulaufleitung 3 und die Absaugleitung 10 ist an einen Kreislauf einer Wärmeträgerflüssigkeit angeschlossen. Diese ist ausserhalb des Speicherbehälters über eine Pumpe durch eine Heizquelle, insbesondere Sonnenkollektoren, geführt. Umschaltbar sind die Leitungen an Wärmeverbraucher, beispielsweise über einen Wärmetauscher an Raumheizkörper angeschlossen. Als Wärmeträgerflüssigkeit ist eine Flüssigkeit eingesetzt, die sich mit dem Speichermedium 2 nicht vermischt und mit diesem nicht reagiert. Ihre Verdampfungstemperatur liegt weit oberhalb der in der Heizquelle zu erwartenden Temperatur. Als Wärmeträgerflüssigkeit eignet sich beispielsweise Petroleum. Auch Mineralöle können eingesetzt werden.
Als Speichermedium ist eine Substanz verwendet, deren Schmelztemperatur zwischen der in der Heizquelle erreichbaren Temperatur und der im Wärmeverbraucher gewünschten Temperatur liegt. Als geeignete Substanz hat sich Ca(N03)2, Schmelztemperatur 42°C oder Na2S203, Schmelztemperatur 48°C, erwiesen.
Ausgehend von einem vollständig geladenen Speichermedium läuft das Verfahren zum Entladen des Speichermediums etwa folgendermassen ab:
Das Speichermedium 2 ist in geladenem Zustand vollständig geschmolzen. Über der Schmelze steht eine Schicht 12 der Wärmeträgerflüssigkeit. Solange durch die Zulaufleitung 3 von der Heizquelle noch erhitzte Wärmeträgerflüssigkeit zugeführt wird, kann die Temperatur der Schmelze steigen. Die Wärmeträgerflüssigkeit tritt aus der Austrittsdüse 6 in Austrittsrichtung B aus. Sie erzeugt durch den tangentialen Austritt in der Schmelze eine Rotationsströmung S. Die Rotationsströmung S bringt einerseits einen über die gesamte Schmelze gleichmässigen kon-vektiven Wärmeaustausch zwischen Schmelze und Wärmeträgerflüssigkeit mit sich. Andererseits tritt die Wärmeträgerflüssig3
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keit mit in vertikaler Richtung kleiner werdender Bewegungskomponente in die Schicht 12 ein, so dass eine Blasen- oder Schaumbildung weitestgehend vermieden ist. Die Schicht 12 nimmt ebenfalls an der Rotationsströmung teil. Die Rotationsströmung erfolgt dabei in Art eines Hydrocyclons. Das Absaugen der Wärmeträgerflüssigkeit, die ihre Wärmeenergie an die Schmelze abgegeben hat, erfolgt durch die Anordnung der Absaugleitung im praktisch unbewegten Bereich der Zylinderachse A.
Wird zur Entladung des geschmolzenen Speichermediums kaltes Wärmeträgermedium durch die Zulaufleitung 3 zugeführt, dann setzt dieses die Schmelze ebenfalls in die genannte Rotationsbewegung. An dem Wärmetausch sind alle Zonen der Schmelze beteiligt. Die Wärmeträgerflüssigkeit bewegt sich aufgrund ihrer gegenüber der Schmelze geringeren Dichte im Zuge der Rotationsströmung langsam nach oben. Im Laufe der Abkühlung der Schmelze erstarrt das Speichermedium. Die dabei entstehenden Kristalle sinken aufgrund ihrer grösseren Dichte nach unten. Ein Verkleben der Austrittsdüse 6 ist durch die aus ihr unter Druck austretende Wärmeträgerflüssigkeit vermieden.
Im Zuge der Entladung wird sich dann ein Zustand einstellen, wie er in Fig. 1 skizziert ist, wobei über einer Zone 13 mit erstarrtem Speichermedium eine Zone 14 mit noch geschmolzenem Medium steht. Die Wärmeträgerflüssigkeit gelangt dabei durch ein in ihrer Strömungsrichtung liegendes Gebiet G in die Zone 14. Die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit wird durch die Absaugleitung 10 abgesogen.
Wenn bei dem Wärmespeicher nach Fig. 1 nach vollständiger Entladung des Speichermediums dieses wieder geladen werden soll, kann es vorkommen, dass die Kristalle so dicht beieinanderliegen, dass die Austrittsdüse 6 versperrt ist. Warmes Wärmeträgermedium strömt dann durch die Hilfsleitung 8 über den Ausflussstutzen 9 in die Schicht 12 des Wärmeträgermediums. Durch die Anordnung des Ausflussstutzens 9 kann dabei die Schicht 12 bereits in eine Rotationsströmung versetzt werden. Dabei kann der Aufschmelzvorgang an dem an die Schicht 12 angrenzenden Grenzschichtniveau 19 des Speichermediums beginnen. Vor allem aber wird die Leitung 8 erwärmt, wodurch in deren Umgebung das Speichermedium geschmolzen wird. Dadurch wird die Austrittsdüse 6 frei und die Wärmeträgerflüssigkeit kann das Speichermedium aufschmelzen. Um das Aufbauen der gewünschten Strömung zu begünstigen, kann die Hilfsleitung 8 in ihrem zwischen dem Ausflussstutzen 9 und der Austrittshülse 6 im Speichermedium liegenden Abschnitt entsprechend gekrümmt verlegt werden. Die das gesamte Speichermedium erfassende Rotationsströmung S stellt sich von oben nach unten fortschreitend über dem erstarrten Speichermedium ein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind drei Zulaufleitungen 3 und dementsprechend drei Austrittsdüsen 6 vorgesehen. Damit kann der Wärmetauschvorgang zusätzlich beschleunigt werden.
In der Praxis hat es sich gezeigt, dass der Querschnitt der Austrittsdüse 610 mm nicht unterschreiten sollte. Der Strömungsdruck an der Austrittsdüse 6 soll lediglich so gross sein, dass sich eine langsame Rotationsströmung einstellt. Das Leitblech 7 sorgt dafür, dass auch der Boden 4 des Behälters 1 von der Strömung überstrichen wird.
Der Querschnitt des Ausflussstutzens 9 bzw. der Hilfsleitung 8 nach Fig. 1 ist so bemessen, dass der Strömungswiderstand grösser als der der Leitung 3 und der Austrittsdüse 6 ist. Die Hilfsleitung 8 braucht nur wirksam sein, solange die Austrittsdüse 6 vom Speichermedium 2 zugesetzt ist. Der Ausflussstutzen 9 kann auch als Überlauf über der Schicht 12 enden.
Die Bewegung der Schmelze führt zu einer gleichmässigen Ausbildung der Phasengrenze zwischen der geschmolzenen und der erstarrten Phase des Speichermediums (vgl. Fig. 1). Die zwangsläufig auftretenden Volumenänderungen des Speichermediums machen sich nicht störend bemerkbar.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Zulaufleitung 3 mit vier Rohrstutzen 15,16,17 und 18 versehen, welche Öffnungen 15', 16', 17' und 18' aufweisen. Der Rohrstutzen 18 mit seiner Öffnung 18' entspricht dem Bereich 5 bzw. der Austrittsdüse 6 nach Fig. 1. Die Rohrstutzen 15 bis 18 haben etwa die gleichen Abstände voneinander. Sie sind so schräg nach unten gerichtet, dass die aus ihnen austretende Wärmeträgerflüssigkeit eine kleine vertikale Strömungskomponente aufweist. Die Rohrstutzen 15 bis 18 liegen so im Bereich des Innenumfangs des Wärmespeichers 1, dass die aus ihnen austretende Wärmeträgerflüssigkeit dem Speichermedium, wie oben beschrieben, eine Rotationsbewegung aufprägt.
Die Öffnungsquerschnitte der Öffnungen 15' bis 18' werden nach unten zunehmend grösser. Der Öffnungsquerschnitt der untersten Öffnung beträgt 70 bis 90 % der Summe aller Öffnungsquerschnitte.
Die oberste Öffiiung 15' liegt oberhalb des Grenzschichtnive-aus 19 zwischen dem Speichermedium 2 und der Schicht 12 der Wärmeträgerflüssigkeit.
Der beschriebene Wärmespeicher arbeitet etwa folgender-massen:
Im entladenen Zustand liegt das Speichermedium in fester Form vor. Die Öffnungen 16', 17' und 18' sind dementsprechend versperrt.
Tritt, beispielsweise aus Sonnenkollektoren, heisse Wärmeträgerflüssigkeit in die Zulaufleitung 3 ein, dann kann die Wärmeträgerflüssigkeit zunächst nur durch die Öffnung 15' austreten. Die durch die Öffnung 15' austretende Wärmeflüssigkeit schmilzt das Speichermedium im Bereich des Grenzschichtniveaus 19 auf. Durch die schräg nach unten gerichtete Ausrichtung des Rohrstutzens 15 pflanzt sich das Aufschmelzen nach unten fort. Durch die Absaugleitung 10 wird die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit abgesaugt und im Beispielsfalle zu den Sonnenkollektoren geleitet.
Sobald durch die Öffnung 15' das Speichermedium bis zur Öffnung 16' aufgeschmolzen ist, tritt auch durch die Öffnung 16' heisse Wärmeträgerflüssigkeit in das Speichermedium 2 ein. Dadurch wird dieses im Querschnittsbereich des Wärmespeichers 1 unterhalb der Öffnung 16' aufgeschmolzen. Entsprechendes gilt für die Öffnungen 17' und 18'. Im Zuge des Freiwerdens unterer Öffnungen wird die Strömungsgeschwindigkeit der aus oberen Öffnungen austretenden Wärmeträgerflüssigkeit geringer, so dass im Endergebnis bei vollständig aufgeschmolzenem Speichermedium die Wärmeträgerflüssigkeit überwiegend durch die Öffnung 18' austritt, so dass sie zum Wärmeaustausch mit dem Speichermedium praktisch dessen gesamte Höhe durchströmt.
Nach der Ladung des Speichermediums steht dieses zur Entladung zur Verfügung. Bei der Entladung wird kalte Wärmeträgerflüssigkeit aus Wärmeverbrauchern durch die Zulaufleitung 3 in das flüssige, warme Speichermedium 2 geleitet und erwärmt durch die Absaugleitung 10 Wärmeverbrauchern zugeführt.
Gegen Ende der Entladung des Speichermediums wird dieses zunächst unten kristallisieren. Dadurch setzt sich die Öffnung 18' zu. Der Wärmetausch kann jedoch durch die Öffnungen 17', 16' und 15' weitergehen, bis sich auch die Öffnungen 17' und 16' zugesetzt haben. Wenn auch das Speichermedium oberhalb der Öffnung 16' erstarrt ist, ist die Entladung beendet.
Die über die Höhe des Speichermediums verteilten Öffnungen führen sowohl dann, wenn nach nur teilweiser Ladung eine Entladung erfolgen soll als auch dann, wenn nach teilweiser
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Entladung eine Ladung erfolgt dazu, dass der jeweilige Wärme- sich im Bedarfsfall gewünschte Lade- und Entladecharakteristi-
austausch ohne Verzögerung eintreten kann. ken erreichen.
Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist es möglich, Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbei-
mehrere Zulaufleitungen (vgl. Fig. 2) und/oder mehrere Öffnun- spiele beschränkt. So kann beispielsweise die Absaugleitung 10
gen in jeder Höhenlage vorzusehen. Die Rohrstutzen brauchen 5 auch ausserhalb der Zylinderachse angeordnet werden. Auch nicht gleich lang zu sein. Sie können auch so angeordnet sein, Behälter anderen Grundrisses können eingesetzt werden.
dass der jeweils obere Rohrstutzen auf den Mündungsbereich des Das beschriebene Verfahren und der beschriebene Wärmedarunterliegenden Rohrstutzens gerichtet ist. Durch die Bernes- Speicher können bei zahlreichen nach den gewünschten Bedin-sung der Öffnungsquerschnitte und die Ausrichtung und Anord- gungén ausgewählten Wärmespeichermedien und Wärmeträger-nung der Rohrstutzen hinsichtlich Anzahl und Abständen lassen 10 flüssigkeiten eingesetzt werden.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (15)
- 636 42725PATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zur Ladung und Entladung eines Latentwärme-Speichermediums mittels einer mit diesem nicht mischbaren,dieses von unten nach oben durchströmenden und sich oben 5 sammelnden Wärmeträgerflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit in einer solchen Richtung und mit einem solchen Eintrittsquerschnitt in das Speichermedium eingeleitet wird, dass sich in der Schmelze des Speichermediums eine Strömung mit horizontaler Strömungskomponente aufbaut 10 und die Schmelze von der horizontalen Strömungskomponente in eine Rotationsbewegung gebracht wird.
- 2. Wärmespeicher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem in einem Behälter untergebrachten Latentwärme-Speichermedium und mindestens einer Wärmeträ-15 gerflüssigkeit führenden, in den Behälter mündenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) zylindrisch mit senkrecht stehender Achse ausgebildet ist und die Leitung (3)eine Austrittsöffnung (6,15' bis 18') aufweist, die ausserhalb der Zylinderachse (A) des Behälters (1) liegt und deren Austritts- 20 richtung (B) im wesentlichen horizontal und etwa senkrecht zum Radius (R) des Behälters (1) gerichtet ist.
- 3. Wärmespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Leitungen (3) mit Austrittsöffnungen (6) vorgesehen sind.
- 4. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnung (11) einer Absaugleitung (10) auf der Zylinderachse (A) des Behälters (1) liegt.
- 5. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Austrittsöffnung (6) ein Leitblech 30(7) angeordnet ist.
- 6. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmespeichermedium Ca(N03)2 oder Na-.S-.O3 ist." " -je
- 7. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit Petroleum ist.
- 8. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich von der Austrittsöffnung (6) durch das Speichermedium (2) nach oben erstreckender Wärmeleiter(8) vorgesehen ist.
- 9. Wärmespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter von einer Wärmeträgerflüssigkeit führenden Hilfsleitung (8) gebildet ist, welche einen in eine Schicht (12) der Wärmeträgerflüssigkeit über dem Speichermedium (2) mündenden Ausflussstutzen (9) aufweist, wobei der Ausflussstutzen 45(9) in Richtung der horizontalen Strömungskomponente ausgerichtet ist.
- 10. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) über die Höhe des Wärmespeichers (1) verteilte Öffnungen (15', 16', 17', 18') aufweist und 50 dass die oberste Öffnung (15') im Bereich des oberen Grenzschichtniveaus (19) des entladenen Speichermediums (2) liegt.
- 11. Wärmespeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Öffnung (15') über dem sich bei entladenem Speichermedium (2) maximal einstellenden Grenzschichtniveau 55 (19) liegt.
- 12. Wärmespeicher nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der unteren von zwei übereinanderliegenden Öffnungen grösser ist als der Querschnitt der jeweils oberen Öffnung.
- 13. Wärmespeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt der untersten Öffnung (18') 70 bis 90 % der Summe aller Öffnungsquerschnitte beträgt.
- 14. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 10 bis 13,dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (15', 16', 17', 18') 65 an Rohrstutzen (15,16,17,18) der Leitung (3) ausgebildet sind und dass die Rohrstutzen (15,16,17,18) schräg nach unten weisen.
- 15. Wärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstutzen (15,16,17,18) im Bereich des Innenumfangs des Wärmespeichers (1) enden und tangential zum Umfang ausgerichtet sind.4060
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---|---|---|---|
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DE2831325A DE2831325B1 (de) | 1978-07-17 | 1978-07-17 | Waermespeicher mit einem Latentwaerme-Speichermedium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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JP (1) | JPS5499254A (de) |
AT (1) | AT358608B (de) |
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IT (1) | IT1100956B (de) |
NL (1) | NL7810096A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4100819A1 (de) * | 1991-01-14 | 1992-07-16 | Herrmann Gmbh & Co Kg | Verfahren und vorrichtung zur speicherung von waerme |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL7905277A (nl) * | 1979-07-05 | 1981-01-07 | Doomernik Bv | Accumulator om warmte of koude op te slaan. |
DE3028153C2 (de) * | 1980-07-25 | 1985-09-12 | Alfred Schneider KG, 7630 Lahr | Latentwärmespeicher |
US4587404A (en) * | 1984-02-06 | 1986-05-06 | Smith Marvin M | Electrical thermal storage heat sink for space heater |
US4717532A (en) * | 1985-06-26 | 1988-01-05 | Westinghouse Electric Corp. | Pressure control system for a pressurized water nuclear reactor plant |
US5137053A (en) * | 1991-07-25 | 1992-08-11 | Kale Hemant D | Storage tank for water heaters and the like with diffuser inlet |
FR2706982B1 (de) * | 1993-06-21 | 1995-08-04 | Thermique Generale Vinicole | |
NO315417B1 (no) * | 2001-12-06 | 2003-09-01 | Knutsen Oas Shipping As | Fremgangsmåte og anordning ved lastekolonne |
GB2385120B (en) * | 2002-02-09 | 2004-05-19 | Thermetica Ltd | Thermal storage apparatus |
JP4469208B2 (ja) * | 2003-12-02 | 2010-05-26 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱貯蔵ユニット |
US20070227468A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-04 | Bradford White Corporation | Apparatus and method for introducing and drawing water in a water heater |
US7634976B2 (en) * | 2006-03-30 | 2009-12-22 | Bradford White Corporation | Apparatus and method for delivering water into a water heater |
MX2011002035A (es) | 2011-02-11 | 2012-08-30 | Fricaeco America S A De C V | Calentador solar de líquidos. |
US8887765B2 (en) * | 2011-12-14 | 2014-11-18 | J. Mark Crump | Spiral fluid flow system |
US8936020B1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-01-20 | Fricaeco America Sapi De C.V. | Solar fluids preheating system with low thermal losses |
US9534811B2 (en) | 2014-12-31 | 2017-01-03 | Fricaeco America, SAPI de C.V. | Solar fluid preheating system having a thermosiphonic aperture and concentrating and accelerating convective nanolenses |
US20180283809A1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | Larry Baxter | Method and Device for Direct-Contact Heat Exchange between a Fouling Liquid and a Cooling Fluid |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2607168C3 (de) * | 1976-02-21 | 1981-04-09 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn | Vorrichtung zum Austauschen von Wärme |
US4109702A (en) * | 1976-08-06 | 1978-08-29 | Greene Norman Donald | Energy storage and retrieval as heat |
SE402639B (sv) * | 1976-11-12 | 1978-07-10 | Automatik Verme Ventilationsse | Anordning vid ackumuleringstank fer vetska |
AT372514B (de) * | 1977-05-04 | 1983-10-25 | Laing Ingeborg | Waermespeicher |
-
1978
- 1978-10-02 AT AT708978A patent/AT358608B/de not_active IP Right Cessation
- 1978-10-04 GR GR57365A patent/GR64468B/el unknown
- 1978-10-06 US US05/949,026 patent/US4294310A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-10-06 NL NL7810096A patent/NL7810096A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-10-07 ES ES474036A patent/ES474036A1/es not_active Expired
- 1978-10-09 FR FR7828804A patent/FR2408803A1/fr active Granted
- 1978-10-09 JP JP12367878A patent/JPS5499254A/ja active Pending
- 1978-10-10 CH CH1051378A patent/CH636427A5/de not_active IP Right Cessation
- 1978-10-10 IT IT2860678A patent/IT1100956B/it active
- 1978-10-17 IL IL5574178A patent/IL55741A/xx unknown
-
1981
- 1981-06-25 US US06/278,006 patent/US4365662A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4100819A1 (de) * | 1991-01-14 | 1992-07-16 | Herrmann Gmbh & Co Kg | Verfahren und vorrichtung zur speicherung von waerme |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7810096A (nl) | 1979-04-12 |
JPS5499254A (en) | 1979-08-04 |
IT7828606A0 (it) | 1978-10-10 |
FR2408803A1 (fr) | 1979-06-08 |
IL55741A (en) | 1982-08-31 |
ATA708978A (de) | 1980-02-15 |
US4294310A (en) | 1981-10-13 |
ES474036A1 (es) | 1979-10-16 |
US4365662A (en) | 1982-12-28 |
GR64468B (en) | 1980-03-26 |
IT1100956B (it) | 1985-09-28 |
AT358608B (de) | 1980-09-25 |
FR2408803B1 (de) | 1983-05-13 |
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