CZ299197B6

CZ299197B6 - Sorpcní výmeník tepla a zpusob zlepšení sorpcníhoprocesu

Info

Publication number: CZ299197B6
Application number: CZ20013939A
Authority: CZ
Inventors: Rockenfeller@Uwe; D. Kirol@Lance; Khalili@Kaveh; W. Langeliers@James; T. Dooley@Wiliam
Original assignee: Rocky Research
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2008-05-14
Also published as: CN1214226C; HUP0200930A2; CA2370260A1; HK1043825B; ATE290193T1; KR20020013852A; CZ20013939A3; AU772270B2; ES2239005T3; EP1175583A1; EP1175583B1; DE60018401T2; BR0010210B1; MXPA01011100A; KR100629562B1; RU2244225C2; DE60018401D1; US6224842B1; CN1349605A; HU225540B1

Abstract

Sorpcní výmeník tepla, v nemž se polární plyn opakovane absorbuje a desorbuje na absorbent, obsahující komplexní slouceninu vytvárenou absorpci polárního plynu na sul kovu, vybranou ze skupiny z alkalického kovu, kovu alkalické zeminy, prechodového kovu, zinku kadmia, cínu, aluminia, borofluoridu sodného, podvojných solí kovu nebo smesí nejméne dvou techto složek nebo sodíku, má ve výmeníku teplavytvorený prostor mezi alespon cástí teplosmenných ploch, který je v podstate vyplnen absorbentem. Výpln prostoru je tvorena smesí sorbentu se substrátem, jehož základní složka obsahuje tkaná nebo netkaná vlákna nebo jejich prameny nebo kombinace této základní složky, která je netecná vuci polárnímu plynu nebo sodíku, pricemž absorbent je rozložen, vsazen nebo impregnován do základní složky. Pri zpusobu zlepšení sorpcního procesu v tomto sorpcním tepelném výmeníku, v nemž se polární plyn opakovane strídave absorbuje a desorbuje na komplexní sloucenine vytvorené absorpcí polárního plynu na soli kovu nebo v nemž se vodík opakovane strídave absorbuje a desorbuje na hydridu kovu, se sul kovu, nebo hydridovatelný kov nebo hydrid kovu sloucí se základní složkou inertní vuci polárnímu plynu nebovodíku k vytvorení smesi sorbentu se základní složkou, polární plyn se absorbuje na soli kovu a vytvárí se komplexní sloucenina a omezuje se objemovároztažnost komplexní slouceniny vytvorené behem absorpcní reakce, nebo se absorbuje vodík na hydrovatelném kovu nebo hydridu kovu a uskutecnuje se sorpcní proces s použitím smesi sorbentu se základnísložkou, pricemž slucování dále zahrnuje distribuci, ukládání nebo impregnování soli kovu, hydridovatelného kovu nebo

Description

Oblast techniky

Vynález se týká sorpčního výměníku tepla, v němž se polární plyn opakovaně absorbuje a desorbuje na absorbent, obsahující komplexní sloučeninu vytvářenou absorpci polárního plynu na sůl kovu, vybranou ze skupiny z alkalického kovu, kovu alkalické zeminy, přechodového kovu, zinku, kadmia, cínu, aluminia, borofluoridu sodného, podvojných solí kovu nebo směsí nejméně dvou těchto složek nebo sodíku, přičemž ve výměníku teplaje vytvořený prostor mezi alespoň ěásti teplosměnných ploch, který je v podstatě vyplněn absorbentem.

Vynález se také týká způsobu zlepšení sorpčního procesu v tomto sorpčním tepelném výměníku, v němž se polární plyn opakovaně střídavě absorbuje a desorbuje na komplexní sloučenině vytvořené absorpcí polárního plynu na soli kovu nebo v němž se vodík opakovaně střídavě absorbuje a desorbuje na hydridu kovu.

Dosavadní stav techniky

Sorpční systémy typu pevná látka-plyn se používají k provádění chlazení a/nebo ohřívání opakovanou desorpcí a absorpcí plynu na koordinační komplexní sloučeninu, vytvářenou absorbováním polárního plynného chladivá na sůl kovu při sorpční reakci, někdy označované jako chemisorpce. Komplexní sloučeniny, zabudovávající čpavek jako polární plynné chladivo, jsou zejména výhodné, z důvodu jejich kapacity pro absorbování velkých množství chladivá, často až do 80 % hmotnosti absorbentu za sucha. Komplexní sloučeniny také vykazují tlak par nezávislý na koncentraci chladivá a mohou být přinuceny k absorbování a desorbování velmi rychle. Zařízení, používající komplexní sloučeniny k výrobě chladu, jsou uvedeny např. v patentech US 5 161 389, US 5 186 020 a US 5 271 239. Zlepšení v dosažení vysokých rychlostí reakcí pro komplexní sloučeniny jsou dosažena omezením objemové expanze komplexní sloučeniny vzniklé během absorpční reakce plynu na sůl kovu. Způsoby a zařízení pro dosažení takových vysokých reakčních rychlostí jsou uvedeny v patentech US 5 298 231, US 5 328 671, US 5 384 101 a US 5 441 716.

Zatímco zvýšené reakční rychlosti vyplynuly ze shora uvedených způsobů, bylo zjištěno, že opakovaným a poměrně dlouhodobým absorpčním a desorpčním oběhem komplexních sloučenin, zejména těch, které používají čpavek jako chladivo, vede k migraci sorbentu i v omezené reakční komoře. Také bylo zjištěno, že se migrace sorbentu zvyšuje při použití vyšších sorpčních rychlostí. Taková migrace může vést k nestejnoměrným hustotám sorbentu, které zase způsobují nerovnováhu sil v konstrukci výměníku tepla, což má často za následek deformaci ploch přenášejících teplo a/nebo vnitřních konstrukcí. Jak se mění nebo zhoršuje stav konstrukce tepelného výměníku, nastává snížení přenosu tepla a hmoty, jakož i rychlosti sorpce v procesu. Jak migrace sorbentu pokračuje, nastávají podstatné ztráty v účinnosti, jakož je i možná porucha reaktoru, zejména tam, kde je vystaven sorpcím s vysokými reakčními rychlostmi.

I když byly provedeny úspěšné pokusy k překonání migrace sorbentu v případě hydridů kovů, zjistilo se, že takové postupy a techniky nejsou vhodné pro amoniakalizované komplexní sloučeniny. V patentu US 4 507 263 je popsána mikro-imobilizace hydridu kovu s použitím procesu slinování, při kterém se prášek hydridu kovu ukládá v jemně rozemletém kovu a směs se slinuje v peci při teplotě 100 až 200 °C s použitím tlaku vodíku 24,318 až 30,398 MPa (240 až 300 atmosfér). I když výsledkem takového procesu je mechanická stabilita hydridů kovů i po 6000 cyklech, proces není účinný při amoniakalizaci komplexních sloučenin, které vykazují mnohem vyšší síly ve srovnání s těmi, se kterými jsou zkušenosti u hydridů kovů. Např. jsou-li amoniakalizované komplexní sloučeniny absorbovány a/nebo desorbovány při rychlostech v oblasti 3 molů

NH₃/mol sorbentu za hodinu, síly působící na strukturu slinutého kovu jsou tak velké, že defor-1 CZ 299197 B6 mují strukturu. Navíc u většiny praktických aplikací, používajících technologií komplexních sloučenin, praktická životnost reaktorů přesáhne řádově 6000 cyklů.

Podstata vynálezu

Sorpční výměník tepla, v němž se polární plyn opakovaně absorbuje a desorbuje na absorbent, obsahující komplexní sloučeninu vytvářenou absorpci polárního plynu na sůl kovu, vybranou ze skupiny z alkalického kovu, kovu alkalické zeminy, přechodového kovu, zinku, kadmia, cínu, ío aluminia, borofluoridu sodného, podvojných solí kovu nebo směsí nejméně dvou těchto složek nebo sodíku, přičemž ve výměníku teplaje vytvořený prostor mezi alespoň částí teplosměnných ploch, který je v podstatě vyplněn absorbentem podle vynálezu spočívá v tom, že výplň prostoru je tvořena směsí sorbentu se substrátem, jehož základní složka obsahuje tkaná nebo netkaná vlákna nebo jejich prameny nebo kombinace této základní složky, která je netečná vůči polár15 nímu plynu nebo sodíku, přičemž absorbent je rozložen, vsazen nebo impregnován do základní složky.

Sůl s výhodou zahrnuje halogenid, nitrát, nitrid, oxalát, perchlorát, sulfát nebo sulfit kovu.

Základní složka má s výhodou před vpravením soli poréznost 50 až 98 %. Základní složka s výhodou zahrnuje rouno, rohož, látku, proužky, pásky, přízi, lanko, plsť nebo tkaninu nebo jejich kombinace. Základní složka s výhodou obsahuje skelné vlákno nebo polyfenylsulfid nebo aromatický polyamid nebo nylon.

U výměníku podle vynálezu základní složka zahrnuje s výhodou rouno, rohož, látku, proužky, pásky, přízi, lanko, plsť nebo tkaninu nebo jejich kombinace.

Sůl kovu, komplexní sloučenina nebo hydrid kovu obsahuje s výhodou alespoň 50 % objemových směsi sorbentu se základní složkou.

Sůl kovu, komplexní sloučenina nebo hydrid kovu s výhodou obsahuje alespoň 70 % objemových směs sorbentu se základní složkou, výhodněji alespoň 85 % objemových směs sorbentu se základní složkou. Základní složkou je s výhodou tkaný materiál. Absorbent je s výhodou hydrid kovu. Polárním plynem je s výhodou čpavek, popřípadě voda, amin, alkohol nebo čpavek.

Solí je s výhodou směs alkalického kovu, kovu alkalické zeminy nebo solí přechodového kovu.

Výměník je s výhodou tvořen žebrovanou trubkou nebo deskovým tepelným výměníkem.

Střední délka dráhy difúze hmoty je s výhodou 15 mm nebo menší.

Délka dráhy tepelné difúze je s výhodou 4 mm nebo menší.

Základní složka s výhodou obsahuje skelné vlákno, polyfenylsulfid nebo aromatický polyamid nebo nylon.

Polárním plynem je s výhodou čpavek a sůl kovu je SrCl₂, SrBr₂, MgCl₂, MgBr₂, MnCl₂, MnBr₂, FeCl₂, FeBr₂, CoCl₂, CaCl₂, CaBr₂, Cal₂, BaCl₂, LÍCI nebo LiBr.

Základní složka má s výhodou tepelnou vodivost alespoň o 50 % vyšší než plsť ze skelného vlákna.

Výměník s výhodou zahrnuje tepelný výměník z žebrovaných trubek s počtem čtyř žeber na 25,4 mm nebo méně. Délka dráhy tepelné difúze je s výhodou nejvýše 4 mm.

-2CZ 299197 B6

Základní složka dále obsahuje kovová, uhlíková nebo grafitová vlákna nebo částice.

Absorbentem je s výhodou sůl kovu nebo komplexní sloučenina a polárním plynem je čpavek a základní složkou je příze, lanko, tkanina nebo plsť ze skelného vlákna, nylonového vlákna, vlákna aromatického polyamidu nebo vlákna polyfenylsulfidu s pórovitostí mezi 50 a 98 %, přičemž sůl kovu nebo komplexní sloučenina obsahuje alespoň 50 % objemových směsi sorbentu se základní složkou. Střední délka dráhy difúze hmoty je nejvýše 15 mm. Délka dráhy tepelné difúze je s výhodou nejvýše 4 mm. Absorbentem je komplexní sloučenina vytvořená absorbováním čpavku na soli kovu v tepelném výměníku při omezené objemové roztažnosti komplexní sloučeío niny vytvořené během absorpční reakce. Solí kovu je s výhodou CaCl₂, CaBr₂, Cal₂, SrCl₂, SrBr₂, MgCl₂, MgBr₂, MnCl₂, MnBr₂, FeCl₂, FeBr₂, CoCl₂, BaCl₂, FiCl, FiBr nebo směsi alespoň dvou těchto solí. Výměník zahrnuje tepelný výměník z žebrovaných trubek s počtem čtyř žeber na

25,4 mm nebo méně. Délka dráhy tepelné difúze je nejvýše 4 mm.

Střední délka dráhy difúze hmoty je nejvýše 15 mm. Výměník zahrnuje tepelný výměník z žebrovaných trubek s počtem čtyř žeber na 25,4 mm nebo méně.

Absorbentem je sůl kovu a sorpční směs je v podstatě nasycená základní složka koncentrovaným roztokem soli kovu a usušená do formy impregnovaného substrátu. Roztokem je vodný roztok soli kovu. Solí kovu je CaCl₂, CaBr₂, Cal₂, SrCl₂, SrBr₂, MgCl₂, MgBr₂, MnCl₂, MnBr₂, FeCl₂, FeBr₂, CoCl₂, BaCl₂, FiCl, FiBr nebo směsi alespoň dvou těchto solí.

Impregnovaný substrát v podstatě vyplňuje prostor mezi teplosměnnými plochami.

Vlákna nebo prameny jsou propletené, smíchané, zkroucené, stlačené nebo napěchované.

Základní složka obsahuje vrstvy tkaných a netkaných vláken nebo pramenů.

Výměník obsahuje střídající se vrstvy tkaných a netkaných vrstev vláken nebo pramenů.

Vynález se dále týká způsobu zlepšení sorpčního procesu v sorpěním tepelném výměníku, v němž se polární plyn opakovaně střídavě absorbuje a desorbuje na komplexní sloučenině vytvořená absorpci polárního plynu na soli kovu nebo v němž se vodík opakovaně střídavě absorbuje a desorbuje na hydridu kovu, který podle vynálezu spočívá v tom, že sůl kovu, nebo hydri35 dovatelný kov nebo hydrid kovu se sloučí se základní složkou inertní vůči polárnímu plynu nebo vodíku k vytvoření směsi sorbentu se základní složkou, polární plyn se absorbuje na soli kovu a vytváří se komplexní sloučenina a omezuje se objemová roztažnost komplexní sloučeniny vytvořené během absorpční reakce, nebo se absorbuje vodík na hydrovatelném kovu nebo hydridu kovu a uskutečňuje se sorpční proces s použitím směsi sorbentu se základní složkou, přičemž slučování dále zahrnuje distribuci, ukládání nebo impregnování soli kovu, hydridovatelného kovu nebo hydridu kovu ve tkaných nebo netkaných pramenech nebo vláknech základní složky obsahující rouno, rohož, látku, proužky, pásky, přízi, plsť, lanko nebo tkaninu, kde základní složka v podstatě vyplňuje prostor mezi alespoň části teplosměnných ploch.

S výhodou se alespoň část reakěního procesu provádí rychlostí větší než 3 moly plynu na mol sorbentu/h.

S výhodou se absorpce a/nebo desorpce při sorpěním procesu opakuje více než 200krát.

S výhodou se při sorpěním procesu využívá komplexní sloučenina sycená čpavkem, přičemž komplexní sloučenina absorbuje a/nebo desorbuje nejméně 10 mg čpavku/cm³ sorbentu/min doby cyklu absorpce nebo desorpce.

S výhodou se při sorpěním procesu využívá komplexní sloučenina sycená čpavkem, přičemž během cyklu se získá nejméně 70 % teoretické absorpce čpavku při teplotách 10 K nebo méně.

-3 CZ 299197 B6

S výhodou je komplexní sloučeninou SrCl₂ x (1 až 8)NH a při sorpčním procesu se zreaguje alespoň 5 molů čpavku/mol SrCl₂ mezi SrCl₂ 1 NH₃ a SrCl₂ x 8 NH₃ v oblasti teplot 10 K nebo méně.

S výhodou je komplexní sloučeninou sloučenina sycená čpavkem obsahující CaCl₂ v jejích koordinačních krocích CaCl₂ x 1/2 (NH₃), CaCl₂ x 2/4 (NH₃), CaCl₂ x 4/8 (NH₃) nebo jejich kombinaci.

ío S výhodou je komplexní sloučenina vybrána ze skupiny obsahující CaBr₂ x 2,6 (NH₃), COC1₂ x 2,6 (NH₃), FeBr₂ x 2,6 (NH₃), FeCl₂ x 2,6 (NH₃), BaCl₂ x 0,8 (NH₃), Cal₂ x 2,6 (NH₃), MgCl₂ x 2,6 (NH₃), MgBr₂ x 2,6 (NH₃), MnCl₂ x 2,6 (NH₃) nebo MnBr₂ x 2,6 (NH₃).

Podstata sorpčního výměníku tepla, tj. reaktoru, podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že je opatřen směsí sorbent/substrát, obsahující substrátový materiál, v podstatě netečný k polárnímu plynu, obsahující sůl kovu, na které se má polární plyn absorbovat nebo komplexní sloučeninou vytvořenou absorbováním polárního plynu na soli kovu. Použití směsi sorbent/substrát má za následek podstatnou mikro-imobilizaci pevného sorbentu. Podle vynálezu bylo zjištěno, že pro sorpční proces, při kterých se více než 200krát opakuje absorpční a/nebo desorpční reakce, jsou alespoň občas rychlosti reakce 3 moly plynu/mol sorbentu a hodinu. Migrace sorbentu je podstatně snížena použitím vhodného materiálu substrátu, na kterém nebo ve kterém byly obsaženy komplexní sloučeniny nebo soli kovů. Snížená migrace sorbentu zlepšuje výkon zařízení, stejně tak, jako schopnost sorpčního cyklu a očekávanou životnost zařízení. Vynález je také použitelný u sorpěních systémů s hydridy kovů, ve kterých je vodík alternativně absorbován nebo desorbo25 ván, zejména pokud jsou vyžadovány vysoké reakční rychlosti nebo násobky tisíců reakčních cyklů. Taková zdokonalení, stejně tak, jako podrobnější popis vynálezu, jsou popsána dále.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení sorpčního výměníku tepla pro způsob zlepšení sorpčního procesu v sorpčním tepelném výměníku tepla podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 až 6 jsou graficky znázorněny srovnatelné sorpční rychlosti pro různé komplexní sloučeniny, pro srovnání prováděné v reaktorech s žebrovanými trubkami, znázorňující zlepšení při použití mikro-imobilizačních substrátů podle vynálezu a obr. 7 znázorňuje příklad výměníku tepla s radiálními žebrovanými trubkami, ve kterém je směs sorbentu se substrátem podle vynálezu umístěna v prostoru mezi žebry.

Příklady provedení vynálezu

V patentech vydaných firmě ROCKY Research, zejména patentech US 34259 Re, US 5 298 231, US 5 328 671, US 5 441 716, US 5 025 635, US 5 079 928, US 5 161 389 a US 5 166 020, jsou výrazy adsorbovati, adsorpce použity k popisu sorpčních reakcí mezi polárními plyny a solemi kovů pro vytvoření komplexních sloučenin, stejně tak jako k reakci polárního plynu s komplexními sloučeninami. V následujícím popisu jsou výrazy absorbovat a absorpce použity k popisu těchto stejných sorpčních reakcí. Nehledě na použitou terminologii, sorpční reakce mezi polárním plynem a monovariantní solí pro vytvoření komplexní sloučeniny podle předloženého vynálezu a jak byly popsány ve shora uvedených patentech, se musí rozlišovat od sorpčních reakcí mezi plynem a bivariantní sloučeninou, jako je zeolit, aktivovaný uhlík nebo gel oxidu hlinitého nebo oxidu křemičitého.

Podle předloženého vynálezu migrace pevného sorbentu v reaktoru, ve kterém se provádí sorpce pevných par, je podstatně snížena nebo vyloučena vpravením sorbentu do vhodného substrátové55 ho materiálu. Pevný sorbent, používaný ve zdokonalených reaktorech a systémech podle vynále-4CZ 299197 B6 zu, jsou soli kovu, komplexní sloučeniny vyrobené ze solí nebo hydridy kovů. Substrátový materiál zahrnující sůl kovu, komplexní sloučeninu nebo hydrid kovu, může být tkaný materiál jako je textilie nebo látka, netkaný materiál jako je příze, plst, lano, rohož nebo podobný materiál, ve kterém byly prameny nebo vlákna do sebe zapletena nebo jinak smíchána, stočena, stlačena nebo zhutněna tak, aby tvořila koherentní substrát. Vrstvy z tkaných textilií ze použít mezi netkanými vrstvami vláken, zejména ve složeninách, kde se střídají vrstvy tkaných a netkaných vláken. Příze, lanka, pásky nebo stužky substrátové textilie lze také použít pro určité konstrukce výměníků tepla pro reaktory.

Zvláště výhodné materiály pro substráty zahrnují nylonové polymery, včetně nearomatických nylonů nebo polyamidy, aromatické polyamidy, nebo aramidy, skelná vlákna a polyetylénsulfidy. Aramidům se dává přednost pro komplexní sloučeniny pracující při reakčních teplotách pod 150 °C. Pro vyšší teploty se dává přednost skelným vláknům a polyetylénsulfidům, přičemž při teplotách pod 120 °C jsou vhodné také polymemí materiály na základě nylonu. Aramidy se nedoporučují při teplotách reakce nad 150 °C. Substrátové materiály mající vysokou tepelnou vodivost jsou výhodné, protože zlepšují vlastnosti z hlediska přenosu tepla sorpčního jádra výměníku tepla. Tepelná vodivost shora uvedených substrátových materiálů se může zvýšit zabudováním vysoce tepelně vodivých materiálů, jako jsou vlákna, částice atd. do substrátu.

Aby se získala vysoká termodynamická a hmotová účinnost substrátové směsi, je potřeba použít fyzikální formu materiálu, kterou lze zatížit vysokým hmotnostním podílem sorbentu. Je výhodné, aby alespoň 50, výhodněji 70 a nejlépe 85 % nebo více objemu směsi sorbent/substrát tvořil sorbent jako takový. Proto má výhodný substrátový materiál, použitý k výrobě směsi sorbent/substrát podle vynálezu, poréznost v oblasti 50 % nebo více a až do 98 %. Příklady typů použitých textilií, které splňují takové požadavky na otevřený objem a poréznost, zahrnují textilní materiály jako je látka, textilie, plst, rohož atd., obvykle vytvořené tkaním nebo pletením, stejně jako netkané, ale soudržné formy, jako je rouno nebo štůčka apod. Tkané struktury mají výhodu větší pevnosti, nicméně může být žádoucí, pro další zvýšení pevnosti substrátu, použití výztužných vrstev integrovaných do kteréhokoliv substrátového materiálu. Použijí-li se výztužné vrstvy, je důležité kontrolovat oddělování substrátu na rozhraních s vyztuženími. Bylo zjištěno, že je výhodné použít substrátový materiál dostatečně propustný pro plyn, aby jím mohl procházet chladicí plyn, ale s dostatečně malou velikostí pórů, aby se zabránilo proniknutí malých částeček soli. I když tkané materiály obvykle vykazují výbornou fyzikální a strukturální stejnoměrnost, použití netkaných nebo amorfních substrátů může vykazovat stejnoměrnější rozdělování pevných sorbentů v pórech, prostorech a spárách materiálu.

Sorbent je zabudován v substrátovém materiálu zapuštěním nebo impregnací nebo jiným kombinováním dvou složek tak, aby se vytvořila směs sorbent/substrát, která má být umístěna do sorpčního výměníku tepla podle vynálezu. Výhodný způsob zabudování sorbentu do substrátové40 ho materiálu je impregnací. Taková impregnace se dá provádět všemi vhodnými prostředky, jako je postřikováním substrátového materiálu kapalným roztokem, řídkou kaší, suspenzí nebo směsí obsahující sorbent nebo namáčením substrátu v kapalném roztoku, kaši nebo suspenzi sorbentu, načež se odstraní rozpouštědlo nebo nosič sušením nebo ohříváním a/nebo působením podtlaku. Řídká kaše nebo suspenze může být také použita nebo smíchána s pojivém kompatibilním se sorbentem pro stabilizaci a další snížení migrace sorbentu v substrátu nebo uvnitř substrátu. Substrát může být také impregnován čerpáním solné suspenze, řídké kaše nebo roztoku nebo směsi kapalina-sůl do materiálu a skrz materiál, přičemž substrát také působí jako filtr pro impregnační směsi. Ještě další metodou pro zabudování sorbentu do substrátu je uložení nebo jiným způsobem provedené rozdělení jemných částic sorbentu uvnitř substrátu s použitím dmýchacích, foukacích nebo slinovacích metod a technik. Částice mohou být dále směrovány do substrátového materiálu nebo kombinovány se substrátovým materiálem v době, kdy se vyrábí substrátová plst nebo textilie nebo následně. Sorbent může být také roztaven, např. jako hydrát, a kapalný sorbent nanesen na substrát po výrobě nebo během výroby substrátu. Ostatní prostředky pro zabudování sorbentu do materiálu, které jsou odborníkům známé, lze také použít. Může být výhodné zabudovat sub55 strát se sorbentem před umístěním do reaktoru. Avšak substrát lze také instalovat před impregna-5CZ 299197 B6 cí roztokem obsahujícím soli absorbentu. Je důležité, aby byl sorbent vpraven do substrátu použitím metod a podmínek, které optimalizují stejnoměrnost rozložení sorbentu, aby se dosáhly výhodné absorpční rychlosti a absorpce chladivá, stejně tak jako rovnováha expanzních sil během absorpčních fází sorpčního reakčního procesu. Také je výhodné maximalizovat množství sor5 bentu vpraveného do substrátu. Jestliže je nosnou kapalinou rozpouštědlo sorbentu, je výhodné pro impregnaci substrátu použít nasycený roztok soli. Avšak v některých případech lze použít nižší koncentrace soli, např. když je nutno nebo potřeba získat dovolené hustoty zatížení. Když není rozpuštění požadovaného sorbentu v kapalném nosiči praktické nebo možné, měly by být během máčecího nebo ukládacího procesu použity v podstatě homogenní disperze, aby se opti10 malizovala stejnoměrnost sorbentu přes celý substrát. Samozřejmě, že takové faktory budou vyžadovat zvolení vhodného zařízení a podmínek způsobu a parametrů (teplota, čas. atd.), provedené odborníky v oboru.

Lze použít každou vhodnou a účinnou přetržitou nebo plynulou techniku stříkání nebo máčení materiálu. Aby se optimalizovalo množství impregnované soli v substrátu, je potřeba použít koncentrovaného, s výhodou vysoce koncentrovaného nebo nasyceného roztoku a nasytit substrátový materiál roztokem. Pro minimalizaci volně stojící soli nebo nestejnoměrné aglomerace soli na substrátu, roztok nebo směs může být filtrována. Jindy je potřeba, aby nasycený roztok soli stál dostatečně dlouho, např. přes noc, aby se pevné látky mohly usadit. Když jsou přítomny usazené nebo stojící soli, kapalný roztok použitý pro máčení substrátu by se měl opatrně odstranit. Nasycený substrátový materiál se pak za vhodných podmínek usuší, např. při zvýšené teplotě a/nebo při podtlaku, dokud není suchý. Substrát lze usušit v takovém zařízení a za takových podmínek, aby se vytvořila plochá vrstva nebo jiná požadovaná velikost a tvar, použitím formy. Suchý nasycený substrát bude ihned držet svůj tvar aniž by byl křehký.

Vynález lze použít pro každou velikost, tvar a typ reaktorů tvořících sorpční výměník tepla. Příklady reaktorů s žebrovanými trubkami a deskami jsou znázorněny v patentech US 5 441 716 a US 5 298 231. Ostatní vhodné reaktory jsou ty, které obsahují konstrukce se spirálovitými žebrovanými trubkami a stohy desek různých konstrukcí. Proto mohou být potřeba různé tvary a velikosti sorbent obsahujících substrátových materiálů, které příslušně zaplní prostor reaktorů. Materiál sorbent/substrát se uloží s použitím jedné nebo více vrstev substrátu, obsahujícího sorbent nebo substrátu, který bude impregnován sorbentem, do prostoru mezi nejméně část a s výhodou mezi všechny teplosměnné plochy v sorpčním výměníku tepla. Uložení substrátu je takové, že prostor mezi teplosměnnými plochami, tj. žebry, deskami, atd., bude v podstatě vypl35 něn substrátovým materiálem tak, jak je to znázorněno na obr. 7. Při substrátu, obsahujícím 50 až 85 % objemově nebo více vpraveného pevného sorbentu, alespoň hlavní část prostoru mezi teplosměnnými plochami reaktoru je vyplněna sorbentem. Vysušený substrát může být snadno nařezán na požadovaný tvar a velikost, aby mohl být uložen mezi prostory mezi teplosměnným plechem reaktoru, tj. žebry, deskami atd. Ploché vrstvy substrátu mohou být výhodné pro konstrukce reaktoru, mající plochá, rovnoběžná žebra nebo desky, protože vrstvy se snadno nastohují tak, aby zaplnily prostor mezi žebry nebo deskami. Konstrukce výměníku tepla s několikanásobnými žebrovanými trubkami nebo deskami mohou zahrnovat substrátové materiály jako vložky v drážkách pro difúzi plynů. Když se vynález použije pro spirálovitě žebrované reaktory, jsou pásky, proužky nebo příze substrátu vhodně navinuty nebo omotány běžným způsobem podél spirálovi45 tých prostorů. S výhodou jsou vrstvy substrátu impregnovaného solí nastohovány nebo obaleny mezi žebry nebo deskami tak, aby v podstatě zaplnily prostor aniž by ucpávaly, mačkaly nebo příliš tlačily materiál do otevřeného prostoru nebo prostoru, který je k dispozici. Aby se zabránilo tomu, aby sorpční materiál migroval z vodicích okrajů obvodu substrátu, je potřeba použít přídržný obal, jako např. obal vyrobený z jemného drátěného síta nebo substrátového materiálu, který s výhodou nebyl naplněn sorbentem. Jak to bylo dříve uvedeno, alternativní provedení vynálezu je umístění substrátu v prostoru mezi teplosměnnými plochami reaktoru před vpravením sorbentu do substrátu. Toto provedení může být zejména vhodné tam, kde tvar a/nebo rozměry zaplňovaného prostoru usnadňují naplnit ho pružnějším neupraveným substrátem a potom substrát upravit a vysušit. Podle hloubky substrátu, které se má uložit, může být výhodné nebo nutné umístit, impregnovat a vysušit vrstvy substrátu jednu po druhé.

-6CZ 299197 B6

Je zejména důležité v podstatě zaplnit prostor reaktoru substrátem naplněným solí kovu, aby zreagoval se čpavkem, aby se vytvořila komplexní sloučenina. Takové komplexní sloučeniny budou expandovat v podstatě dokud nebudou objemově omezeny tak, jak je to popsáno v patentu

US 5 441 716. Když se takto zaplní prostor reaktoru substrátem s vpravenou solí, počáteční absorpční reakce s polárním plynným chladivém, s výhodou s čpavkem, bude mít za následek vznik komplexních sloučenin, majících lepší reakční rychlosti, jak to bylo popsáno ve shora uvedeném patentu. Komplexní sloučeniny a kovové soli, ze kterých jsou vytvořeny, pro použití v substrátovém materiálu, jsou popsány ve shora uvedených US patentech, zejména v patentech ío US 5 298 321, US 5 328 671, US 5 441 716 a US 34259 Re. Výhodné soli jsou halogenidy, dusičnany, dusitany, oxaláty, perchloráty, sírany nebo siřičitany alkalického kovu, alkalické zeminy, přechodových kovů a zinku, kadmia, cínu, hliníku a dvojkovové halogenidy výše uvedených kovů. Borofluorid sodný je také výhodnou solí. Konkrétní výhodné soli jsou SrCl₂, CaCl₂, CaBr₂, Cal₂, FeCl₂, FeBr₂, CoCl₂, MnCl₂, MnBr₂, SrBr₂, MgCl₂, MgBr₂, BaCl₂, LÍCI a LiBr a směsi dvou nebo více těchto solí. Konkrétní koordinační kroky pro amoniakem nasycené komplexní sloučeniny shora uvedených výhodných solí jsou uvedeny v patentu US 5 441 716. Polární plyn, určený k použití na přípravu komplexní sloučeniny, se nechá reagovat se solí kovu uvnitř reakčních komor za podmínek popsaných ve shora uvedených patentech US5 441 716 aUS5 298 231. Výhodné plynné polární sloučeniny jsou voda, aminy a alkoholy a nej výhodněji čpavek.

Objemové rozpínání komplexní sloučeniny, vytvořené během počáteční adsorpční reakce, je opět omezeno, přičemž vznikající komplexní sloučenina je alespoň částečně strukturálně mobilizována, samonosná, koherentní reakční hmota, jak je popsána v patentu US 5 328 671. Nej výhodnější komplexní sloučeniny jsou SrCl₂ x 1 - 8 (NH₃), CaCl₂ x 1 - 2 (NH₃), CaCl₂ x 2 - 4 (NH₃), CaCl₂x 4 - 8 (NH₃), CaBr₂ x 2 - 6 (NH₃), CoCl₂ x 2 - 6 (NH₃, FeCl₂ x 2 - 6 (NH₃), FeBr₂ x 2 - 6 (NH₃), BaCl₂ x 0 - 8 (NH₃), Cal₂ x 2 - 6 (NH₃), MgBr₂ x 2 - 6 (NH₃), MnBr₂ x 2 - 6 (NH₃),

MnCl₂ x 2 - 6 (NH₃) a MgCl₂ x 2 - 6 (NH₃).

Dráha difúze hmoty u reaktorů je vzdálenost, kterou musí molekula plynu projít mezi povrchem na rozdělování plynu a částicí absorbentu. Konkrétní popis a definice délky dráhy difúze hmoty je uveden v patentu US 5 441 716. V reaktorech, používajících jako chladivo čpavek a čpavkem nasycené komplexní sloučeniny, je střední maximální dráha difúze hmoty s výhodou pod asi 15 mm, což odpovídá výhodné střední délce dráhy difúze hmoty, popsané ve shora uvedeném patentu. Optimální rozměry jsou funkcí konkrétních sorbentů a chladiv, používaných v procesu a provozních tlaků, přístupových tlaků a teplot, stejně tak jako hustoty zaplnění sorbentem a propustnosti substrátového materiálu pro plyn. Výhodné střední délky drah difúze hmoty jsou pod 15 mm a nej výhodnější jsou pod 12 mm. Tepelná difúze nebo délka tepelné dráhy je závislá na vzdálenosti mezi sousedními teplosměnnými povrchy, konkrétněji na vzdálenosti od nejbližšího vysoce tepelně vodivého povrchu do středu absorpční hmoty. Např. u reaktoru znázorněného na obr. 7 je délka tepelné dráhy jednou polovinou vzdálenosti mezi sousedními žebry. S výhodou je délka tepelné dráhy menší než 4,5 mm, výhodněji menší než 4 mm a nejlépe v oblasti 3,0 mm nebo méně. Proto je u konstrukcí výměníků tepla s žebrovanými trubkami taková délka tepelné dráhy ekvivalentní počtu alespoň čtyř žeber reaktoru na 25,4 mm (1 palec) délky (výšky) modulu reaktoru. Výhodné počty žeber reaktoru jsou mezi 9 a 25 žebry na 25,4 mm (1 palec) (délka tepelné dráhy je 1,4 mm až 0,5 mm).

Sorpční jádro výměníku tepla může být dále vylepšeno použitím vysoce tepelně vodivých materiálů jako jsou kovy nebo uhlíková vlákna. Zabudování takovýchto materiálů nebo přísad do substrátového materiálu dovolí použití výměníků tepla s žebrovanými trubkami, majícími malý počet žeber nebo méně žeber na 25,4 cm (palec) než mají výměníky popsané ve výše zmíněných patentech. Substrátová textilie nebo plst tak může obsahovat ve své tkané struktuře vlákna nebo částice tepelně vodivého kovu nebo uhlíková nebo grafitová vlákna nebo částice. Použití takových tepelně vodivých materiálů je zejména vhodné a i výhodné, když má substrátový materiál poměrně nízkou tepelnou vodivost. Např. skelná vlákna, známá pro svou nízkou tepelnou vodivost, se podstatně zlepší zabudováním takových tepelně vodivých vláken. S výhodou bude mít substrát použitý podle vynálezu tepelnou vodivost nejméně o 50 % vyšší než plst nebo textilie ze

-7CZ 299197 B6 skelných vláken, které nebyly upraveny tak, aby obsahovaly tepelně vodivá vlákna nebo částice nebo které nebyly jinak upravené pro zvýšení tepelné vodivosti na rozdíl od nezpracovaných nebo neupravených materiálů ze skelných vláken. Přítomnost takových tepelně vodivých materiálů v substrátu není omezena na skelná vlákna a může být také použita u nylonových, aramido5 vých a polyetylénsulfidových polymemích substrátů. Jindy mohou být substrátové směsi vyrobeny s vysoce vodivým materiálem přítomným ve skelných vláknech nebo polymemích vláknech použitých pro tkaní a přípravy plsti nebo textilie.

Následující příklady ilustrují přípravu substrátových materiálů impregnovaných solí podle předlo kládaného vynálezu:

Příklad I

Chloridem manganatým impregnovaná substrátová plst byla připravena smícháním 75,4 g MnCF na 100 g destilované H₂O. Sůl se pomalu přidávala do vody za důkladného a nepřetržitého míchání při teplotách pod 50 °C dokud se všechna sůl nerozpustila. Roztok se nechal stát přes noc při pokojové teplotě, aby se mohly usadit pevné látky. Čistý roztok byl opatrně odtažen pomalým odčerpáváním nebo odsáváním sifonem z místa u hladiny kapaliny. 43% roztok MnCl₂ měl hustotu 1,48 g/cm³ při 25 °C.

Jednoduchá vrstva plsti z polyfenylénsulfídu (Ryton®), MFM bez mulu, byla namočena v roztoku. Vrstva plsti byla 2 mm (0,08 palce) tlustá a měla hmotnost 0,061 g/cm² (18oz/yd²). Přebytečný roztok byl odveden a jednoduchá vrstva látky byla umístěna do pece na nerezový stojan, mající horní plochu ze síta s 3 mm mřížkou z drátu z nerezavějící ocele, aby se mokrá plst nepropadla a byla otevřená pro cirkulaci vzduchu. Pec byla vyhřátá na 200 °C a látka byla sušena po dobu 3 až 4 hodiny. Suchá impregnovaná látka byla v podstatě plochá a schopná podržet si svoji hmotnost a tvar, aniž by zkřehla. Látka byla nařezána do prstencovitých kroužků o velikosti, která se hodí do prostoru mezi žebry, jak je to znázorněno na obr. 7.

Příklad II

45% hmotn. roztok bromidu vápenatého byl připraven smícháním 81,8 g bezvodého CaBr₂ na

100 g destilované vody. Sůl se přidávala pomalu za současného stálého míchání, aby se zabránilo tomu, aby teplota překročila 50 °C. Míchání pokračovalo, dokud nebyla všechna sůl rozpuštěna. Roztok se nechal stát při pokojové teplotě, aby se usadily pevné látky, načež byl čistý roztok odtažen odsátím sifonem z místa u hladiny kapaliny. Hustota roztoku byla 1,55 g/cm³ při 25 °C.

Jehlovaná plst ze 100% polyfenylénsulfídu Ryton® o rozměrech 1,65 mm x 2,15 mm ((0,065 palce x 0,085 palce), mající hmotnost 0,53 g/cm² (16oz/yd²) a permeabilitu 0,92 až 1,53 m³.min '.m² (30 až 50 CLM/fit²) byla použita jako substrát. Textilie byla důkladně máčena v bromidu vápenatém dokud nebyla úplně nasycena, načež byl přebytečný roztok odveden. Jednoduchá vrstva látky byla sušena na sítu z nerezavějící ocele v peci při 160°C po dobu 3 až

4 hodin. Po usušení byla impregnovaná textilní vrstva, která byla poněkud vyztužena bez křehkosti, rozřezána na požadovanou velikost a tvar pro umístění do sorpčního výměníku tepla.

Příklad III

43% hmotn. vodný roztok SrCl₂ byl připraven pomalým přidáváním bezvodé soli do vody s plynulým mícháním takovou rychlostí, aby se zabránilo zvýšení teploty nad 80 °C. Je potřeba se vyvarovat silnému natřásání nebo míchání, aby se roztok zbytečně nevystavil vzduchu, což by mělo za následek reakci CO₂ a vytvoření nežádoucích uhličitanů. Roztok se nechá stát přes noc

-8CZ 299197 B6 při teplotě nad 60 °C, aby se zabránilo zamrznutí a aby se vysadily pevné látky a čistý čirý roztok kapaliny se pomalu odčerpá nebo odsaje sifonem z místa u hladiny kapaliny.

Jednoduchá vrstva textilie z polyfenylénsulfidu Ryton®, která byla použita v příkladu I, se ohřeje na 60 °C. Ohřátá plst se pak namáčí do roztoku, dokud není úplně nasycena a potom odvodněna. Asi 0,25 g roztoku na cm² plsti je potřeba k tomu, aby se materiál úplně nasytil. Nasycená plst se suší v peci přes noc při pokojové teplotě, potom 1 hodinu při 55 °C, 1 hodinu při 125 °C a 2 hodiny při 160 °C. Usušená impregnovaná plst obsahuje asi 61 až 62 % hmotn. SrCl₂, vážícího asi 0,16 g/cm². Impregnovaný substrátový materiál je nařezán na požadovanou velikost a tvar ío a uložen do prostoru mezi žebra sorpčního reaktoru.

Impregnované substrátové materiály, připravené podle shora uvedených příkladů, byly uloženy do sorpčních reaktorů, nastehováním vrstev materiálu, který byl nařezán na tvar a velikost sorpčních žeber. Reaktor použitý pro zkoušky byl radiální žebrový reaktor podobný tomu, který je znázorněn na obr. 1 a 2 patentu US 5 44+ 716 a dále znázorněný na obr. 7 zde. Jak je to znázorněno na obr. 7, reaktor obsahuje řadu desek nebo žeber 12 procházejících radiálně od potrubí 10 tekutiny na přenos tepla. Mezi všemi žebry 12 jsou nastehovány vrstvy 14 kotoučů z impregnovaného substrátového materiálu, připraveného tak, jak bylo dříve popsáno. Impregnované kotouče z plsti Ryton® jsou umístěny tak, aby v podstatě zaplnily dutinu mezi žebry reaktoru, aniž byly příliš napěchovány nebo nacpány do tohoto prostoru. Aby se ilustrovala zdokonalení dosažení naplněním prostorů reaktoru impregnovanými substrátovými materiály v porovnání s reaktory, u kterých je do reaktoru uložena prášková sůl podle shora uvedených patentů, každý z impregnovaných substrátů, připravených podle Příkladů I až III, byl zkoušen absorbováním a desorbováním čpavku do reaktorů.

Obr. 1 a 2 znázorňuje srovnání snižování sorpční rychlosti komplexní sloučeniny MnCl₂ xNH₃ve výměníku tepla s žebrovanými trubkami, znázorněném na obr. 7. Reaktor použitý pro proces znázorněný na obr. 1 byl naplněn práškovým MnCl₂. Obr. 2 znázorňuje integritu sorpční rychlosti pro stejnou komplexní sloučeninu ve výměníku tepla se žebrovanými trubkami, ve kterém je použit impregnovaný substrát připravený tak, jak je to popsáno v příkladu I. Obr. 3 a 4 znázorňuje příklady porovnávající sorpční rychlosti pro sorpční systémy s komplexní sloučeninou CaBr₂ x NH₃. V procesu z obr. 3 byl v prostoru reaktoru použit prášek CaBr₂, zatímco příklad znázorněný na obr. 4 používal substrátový materiál popsaný v příkladu II. Obr. 5 a 6 znázorňují porovnání používající komplexní sloučeninou SrCl₂ x NH₃. Na obr. 5 byl prostor reaktoru napl35 něn práškem SrCl₂; na obr. 6 byl prostor zaplněn impregnovanou plstí, připravenou podle příkladu III.

V příkladech znázorněných na obr. 1 až 6 byla absorpce čpavku prováděna v pevných časových cyklech a při časových periodách absorpčního a desorpčního reakčního cyklu, které byly kratší než 30 minut. Reakční podmínky použité pro porovnání stejných solí byly v podstatě totožné. Z výsledků, znázorněných na obr. 1 až 6 je zřejmé, že absorpce čpavku, tj. hmota čpavku absorbovaná a desorbovaná na komplexní sloučenině, je podstatně zvýšena tam, kde je použit impregnovaný substrát pro mikro-imobilizaci komplexních sloučenin. Redukce absorpce čpavku je ekvivalentní k snížené reakční rychlostí v absorpčních a desorpčních reakčních cyklech, a pro dané podmínky čas-teplota-tlak se převádí na sníženou kapacitu uskladňování energie, což je obzvláště důležité pro účinnost uchovávání chladu, uchovávání tepla a systémů uchovávání dvou teplot.

K dalším zdokonalením, zrealizovaným použitím zařízení a způsobu podle vynálezu, používají50 čího komplexní sloučeniny nasycené čpavkem, patří schopnost provádět sorpční proces tak, aby se dosáhlo alespoň 70 % teoretické absorpce čpavku při teplotě blížící se během cyklu 10 K nebo méně. V určitých příkladech, používajících SrCl₂ x (1-8)NH₃, bylo absorbováno a/nebo desorbováno nejméně 5 molů čpavku na 1 mol SrCl₂ při teplotě blížící se 10 Knebo méně. Podobné výsledky se dosáhly při použití CaCl₂ x 2-4 (NH₃) a CaCl₂ x 4-8(NH₃). Navíc k těmto vylepše55 ním reaktory obsahující absorbentem impregnovaný substrát podle vynálezu mají mnohem delší

-9CZ 299197 B6 očekávanou životnost ve srovnání s reaktory podle známého stavu techniky, ve kterém jsou soli jednoduše naloženy do prostorů mezi žebry a trubkami. Pomocí příkladu, reaktor, který má konstrukci znázorněnou na obr. 7, používající substrát impregnovaný SrCl₂, připravený podle příkladu III, byl zkoumán po 4000 cyklech se střídajícími se absorpčními/desorpčního cykly a neukázaly se v podstatě žádná poškození nebo deformování žeber. Pro srovnání, žebrovaný reaktor stejné konstrukce, naložený SrCl₂, podle známého stavu techniky, vykazoval podstatnou deformaci žeber po pouhých 450 cyklech při v podstatě podobných reakčních podmínkách.

Použití substrátu s vpraveným sorbentem pro zaplnění prostoru reaktoru mezi teplosměnnými ío plochami podle předloženého vynálezu je nutno rozlišit od použití poměrně tenkých kotoučů, trubek, desek, atd. z materiálu propustného pro plyn, jak je to znázorněno a popsáno v patentu

US 5 441 716. V tomto patentu takové materiály zabírají pouze relativně malý prostor mezi teplosměnnými plochami, které jsou jinak vyplněny pevným sorbentem jako takovým. Takový materiál také neobsahuje absorbent.

I když shora popsaný vynález vykazuje podstatná zlepšení v systémech s komplexními sloučeninami, může být také s výhodou použit v jiných sorpčních systémech, zejména pro hydridy kovů, kde je mobilizace sorbentu také často problémem. Příklady hydridů kovů použitých a zlepšených s použitím způsobů a zařízení podle vynálezu, jsou popsané v patentech US 4 523 635 a

US 4 623 018.

Claims

25 PATENTOVÉ NÁROKY

1. Sorpční výměník tepla, v němž se polární plyn opakovaně absorbuje a desorbuje na absorbent, obsahující komplexní sloučeninu vytvářenou absorpci polárního plynu na sůl kovu, vybra30 nou ze skupiny z alkalického kovu, kovu alkalické zeminy, přechodového kovu, zinku, kadmia, cínu, aluminia, borofluoridu sodného, podvojných solí kovu nebo směsí nejméně dvou těchto složek nebo sodíku, přičemž ve výměníku tepla je vytvořený prostor mezi alespoň částí teplosměnných ploch, který jev podstatě vyplněn absorbentem, vyznačující se tím, že výplň prostoru je tvořena směsí sorbentu se substrátem, jehož základní složka obsahuje tkaná nebo

35 netkaná vlákna nebo jejich prameny nebo kombinace této základní složky, která je netečná vůči polárnímu plynu nebo sodíku, přičemž absorbent je rozložen, vsazen nebo impregnován do základní složky.
2. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že sůl zahrnuje halogenid, nitrát,

40 nitrid, oxalát, perchlorát, sulfát nebo sulfit kovu.
3. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že základní složka má před vpravením soli poréznost 50 až 98 %.

45
4. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že základní složka zahrnuje rouno, rohož, látku, proužky, pásky, přízi, lanko, plsť nebo tkaninu nebo jejich kombinace.
5. Výměník podle nároku 3, vy z n a č uj í c í se t í m , že základní složka zahrnuje rouno, rohož, látku, proužky, pásky, přízi, lanko, plsť nebo tkaninu nebo jejich kombinace.
6. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že sůl kovu, komplexní sloučenina nebo hydrid kovu obsahuje alespoň 50 % objemových směsi sorbentu se základní složkou.
7. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že sůl kovu, komplexní sloučenina

55 nebo hydrid kovu obsahuje alespoň 70 % objemových směs sorbentu se základní složkou.

-10CZ 299197 B6
8. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že sůl kovu, komplexní sloučenina nebo hydrid kovu obsahuje alespoň 85 % objemových směs sorbentu se základní složkou.

5
9. Výměník podle nároku 3, vy z n a č uj í c í se t í m , že základní složkou je tkaný materiál.
10. Výměník podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že absorbent je hydrid kovu.

ío
11. Výměník podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m , že polárním plynem je čpavek.
12. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že polárním plynem je voda, amin, alkohol nebo čpavek.

15
13. Výměník podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že solí je směs alkalického kovu, kovu alkalické zeminy nebo solí přechodového kovu.
14. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že je tvořen žebrovanou trubkou nebo deskovým tepelným výměníkem.
15. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že střední délka dráhy difúze hmoty je 15 mm nebo menší.
16. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že délka dráhy tepelné difúze je

25 4 mm nebo menší.
17. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že základní složka obsahuje skelné vlákno.

30
18. Výměník podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m , že základní složka obsahuje polyfenylsulfid.
19. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že základní složka obsahuje aromatický polyamid nebo nylon.
20. Výměník podle nároku 5, vyznačující se tím, že základní složka obsahuje skelné vlákno.
21. Výměník podle nároku 5, vyznačující se tím, že základní složka obsahuje poly40 fenylsulfid.
22. Výměník podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že základní složka obsahuje aromatický polyamid nebo nylon.

45
23. Výměník podle nároků 1, 3, 15, 16, 17, 18 nebo 19, v y z n a č u j í c í se tím, že polárním plynem je čpavek a sůl kovu je SrCl₂, SrBr₂, MgCl₂, MgBr₂, MnCl₂, MnBr₂, FeCl₂, FeBr₂, CoCl₂, CaCl₂, CaBr₂, Cal₂, BaCl₂, LÍCI nebo LiBr.
24. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že základní složka má tepelnou

50 vodivost alespoň o 50 % vyšší než plsť ze skelného vlákna.
25. Výměník podle nároků 1, 17, 18 nebo 19, vy z n a č uj í c í se t í m , že zahrnuje tepelný výměník z žebrovaných trubek s počtem čtyř žeber na 25,4 mm nebo méně.

-11 CZ 299197 B6
26. Výměník podle nároků 1, 17, 18, 19, 20, 21, 22 nebo 24, vyznačující se tím, že základní složka dále obsahuje kovová, uhlíková nebo grafitová vlákna nebo částice.
27. Výměník podle nároků 1, 17, 18, 19, vy z n a č uj í c í se t í m , že délka dráhy tepelné 5 difúze je nejvýše 4 mm.
28. Výměník podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že absorbentem je sůl kovu nebo komplexní sloučenina a polárním plynem je čpavek a základní složkou je příze, lanko, tkanina nebo plsť ze skelného vlákna, nylonového vlákna, vlákna aromatického polyamidu nebo vlákna ío polyfenylsulfidu s pórovitostí mezi 50 a 98 %, přičemž sůl kovu nebo komplexní sloučenina obsahuje alespoň 50 % objemových směsi sorbentu se základní složkou.
29. Výměník podle nároku 28, vyznačující se tím, že absorbentem je sůl kovu a sorpční směs je v podstatě nasycená základní složka koncentrovaným roztokem soli kovu

15 a usušená do formy impregnovaného substrátu.
30. Výměník podle nároku 29, v y z n a č u j í c í se t í m , že roztokem je vodný roztok soli kovu.

20
31. Výměník podle nároku 29, vyznačující se tím, že impregnovaný substrát v podstatě vyplňuje prostor mezi teplosměnnými plochami.
32. Výměník podle nároku 30, vy z n a č uj í c í se t í m , že solí kovu je CaCl₂, CaBr₂, Cal₂, SrCl₂, SrBr₂, MgCl₂, MgBr₂, MnCl₂, MnBr₂, FeCl₂, FeBr₂, CoCl₂, BaCl₂, LÍCI, LiBr nebo směsi

25 alespoň dvou těchto solí.
33. Výměník podle nároku 28, vyznačující se tím, že absorbentem je komplexní sloučenina vytvořená absorbováním čpavku na soli kovu v tepelném výměníku při omezené objemové roztažností komplexní sloučeniny vytvořené během absorpční reakce.
34. Výměník podle nároku 33, vy z n a č uj í c í se t í m , že solí kovu je CaCl₂, CaBr₂, Cal₂, SrCl₂, SrBr₂, MgCl₂, MgBr₂, MnCl₂, MnBr₂, FeCl₂, FeBr₂, CoCl₂, BaCl₂, LÍCI, LiBr nebo směsi alespoň dvou těchto solí.
35 35. Výměník podle nároku 28, vyznačující se tím, že střední délka dráhy difúze hmoty je nejvýše 15 mm.
36. Výměník podle nároku 28, vyznačující se tím, že zahrnuje tepelný výměník z žebrovaných trubek s počtem čtyř žeber na 25,4 mm nebo méně.
37. Výměník podle nároku 28, vyznačující se tím, že délka dráhy tepelné difúze je nejvýše 4 mm.
38. Výměník podle nároku 34, vyznačující se tím, že střední délka dráhy difúze 45 hmoty je nejvýše 15 mm.
39. Výměník podle nároku 34, vyznačující se tím, že zahrnuje tepelný výměník z žebrovaných trubek s počtem čtyř žeber na 25,4 mm nebo méně.

50
40. Výměník podle nároku 34, vy z n a č uj í c í se t í m , že délka dráhy tepelné difúze je nejvýše 4 mm.
41. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že vlákna nebo prameny jsou propletené, smíchané, zkroucené, stlačené nebo napěchované.

- 12CZ 299197 B6
42. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že základní složka obsahuje vrstvy tkaných a netkaných vláken nebo pramenů.
43. Výměník podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje střídající se vrstvy tka5 ných a netkaných vrstev vláken nebo pramenů.
44. Způsob zlepšení sorpěního procesu v sorpěním tepelném výměníku podle nároků 1 až 43, v němž se polární plyn opakovaně střídavě absorbuje a desorbuje na komplexní sloučenině vytvořené absorpcí polárního plynu na soli kovu nebo v němž se vodík opakovaně střídavě ío absorbuje a desorbuje na hydridu kovu, v y z n a č uj í c í se t í m , že sůl kovu, nebo hydridovatelný kov nebo hydrid kovu se sloučí se základní složkou inertní vůči polárnímu plynu nebo vodíku k vytvoření směsi sorbentu se základní složkou, polární plyn se absorbuje na soli kovu a vytváří se komplexní sloučenina a omezuje se objemová roztažnost komplexní sloučeniny vytvořené během absorpční reakce, nebo se absorbuje vodík na hydrovatelném kovu nebo hydridu

15 kovu a uskutečňuje se sorpční proces s použitím směsi sorbentu se základní složkou, přičemž slučování dále zahrnuje distribuci, ukládání nebo impregnování soli kovu, hydridovatelného kovu nebo hydridu kovu ve tkaných nebo netkaných pramenech nebo vláknech základní složky obsahující rouno, rohož, látku, proužky, pásky, přízi, plsť, lanko nebo tkaninu, kde základní složka v podstatě vyplňuje prostor mezi alespoň části teplosměnných ploch.
45. Způsob podle nároku 44, vyznačující se tím, že alespoň část reakčního procesu se provádí rychlostí větší než 3 mol plynu na mol sorbentu/h.
46. Způsob podle nároku 44, vyznačující se tím, že absorpce a/nebo desorpce při

25 sorpčním procesu se opakuje více než 200 krát.
47. Způsob podle nároku 44, vy zn aču j í cí se tí m , že se při sorpčním procesu využívá komplexní sloučenina sycená čpavkem, přičemž komplexní sloučenina absorbuje a/nebo desorbuje nejméně 10 mg čpavku/cm³ sorbentu/min doby cyklu absorpce nebo desorpce.
48. Způsob podle nároku 44, vy zn aču j íc í se tí m , že se při sorpčním procesu využívá komplexní sloučenina sycená čpavkem, přičemž během cyklu se získá nejméně 70 % teoretické absorpce čpavku při teplotách 10 K nebo méně.

35
49. Způsob podle nároku 48, vyznačující se tím, že komplexní sloučeninou je

SrCl₂ x(l až 8)NH a při sorpčním procesu se zreaguje alespoň 5 mol čpavku/mol SrCl₂ mezi SrCl₂ 1 NH₃ a SrCl₂ x 8 NH₃ v oblasti teplot 10 K. nebo méně.
50. Způsob podle nároku 48, vyznačující se tím, že komplexní sloučeninou je slouče40 nina sycená čpavkem obsahující CaCl₂ v jejích koordinačních krocích CaCl₂ x 1/2(NH₃), CaCl₂ x

2/4(NH₃), CaCl₂ x 4/8(NH₃) nebo jejich kombinaci.
51. Způsob podle nároku 48, v y z n a č u j í c í se t í m , že komplexní sloučenina je vybrána ze skupiny obsahující CaBr₃ x 2,6(NH₃), COC1₂ x 2,6(NH₃, FeBr₂ x 2,6(NH₃), FeCl₂ x 2,6(NH₃),

45 BaCI₂ x 0,8(NH₃), Cal₂ x 2,6(NH₃), MgCl₂ x 2,6(NH₃), MgBr₂ x 2,6(NH₃), MnCl₂ x 2,6(NH₃) nebo MnBr₂ x 2,6(NH₃).