DD155835A1

DD155835A1 - ACCORDING TO THE ABSORPTION PRINCIPLE, WITH A TWO-PIECE MIXTURE PUMP WITH BEAM COMPRESSION

Info

Publication number: DD155835A1
Application number: DD22670280A
Authority: DD
Inventors: Volkmar Gross; Ivan Boschnakow; Manfred Jankowski
Original assignee: Volkmar Gross; Ivan Boschnakow; Manfred Jankowski
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1982-07-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine nach dem Absorptionsprinzip mit einem Zweistoffgemisch arbeitende Waermepumpe mit Strahlverdichtung, bei der das Zweistoffgemisch in einem geschlossenen Kreislauf, jedoch teilweise getrennt, Kondensations- und Verdampfungsstufen durchlaeuft und die mit relativ geringer Energie verschiedenartiger Herkunft angetrieben wird. Ziel der Erfindung ist die optimale Erzeugung von Nutzenergie aus vorhandener Antriebsenergie mit einer hohen energetischen Effektivitaet. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Waermepumpe mit Strahlverdichtung, bestehend aus einem Waermetauscher, einem Strahlverdichter sowie einem Mischkondensator und einer weiterfuehrenden Leitung zu schaffen, bei der nur der Teil des Zweistoffgemisches, der ...The invention relates to a working according to the absorption principle with a two-component mixture heat pump with jet compression, in which the binary mixture in a closed circuit, but partially separated, passes through condensation and evaporation stages and which is driven with relatively low energy of various origins. The aim of the invention is the optimal generation of useful energy from existing drive energy with a high energetic effectiveness. It is the object of the invention to provide such a heat pump with jet compression, consisting of a heat exchanger, a jet compressor and a mixing condenser and a weiterfuehrenden line, in which only the part of the binary mixture, the ...

Description

-V-226-V-226

Nach dem Absorptionsprinzip mit einem Zweistoffgemisch arbeitende Wärmepumpe mit StrahlverdichtungAfter the absorption principle with a two-substance mixture working heat pump with jet compression

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine nach dem Absorptionsprinzip mit einem Zweistoffgemisch arbeitende Wärmepumpe mit Strahlverdichtung, vorzugsweise zur rationellen Nutzung diverser Wärmequellen, insbesondere Nutzung industrieller Abwärme verschiedenartiger Herkunft.The invention relates to a working according to the absorption principle with a two-component mixture heat pump with jet compression, preferably for the rational use of various heat sources, especially the use of industrial waste heat of various origins.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, daß Kälteanlagen mit Strahlverdichter (Plank; Kältetechnik - Bd. V") in modifiziertem Aufbau auch als Wärmepumpen eingesetzt werden (DE-OS 2 629 395 und DE-OS 2 752 997) Derartige Anlagen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nur geringe Druckdifferenzen zwischen Saug- und Nischdruck wirtschaftlich, d.h. bei einem vertretbaren Treibmittelverbrauch erreichen und nur relativ geringe Temperaturdifferenzen zwischen der Wärmequelle und der erzeugten Nutzwärme erzielen, da der erreichbare Mischdruck gering ist und somit auch nur geringe Kondensationstemperaturen erzeugt werden können. Weiterhin ist eine Kälteanlage mit Strahlverdichtung bekannt, bei der das Arbeitsmittel ein Gemisch aus zwei Gasen ist, wobei nach der Kompression der eine Bestandteil beliebig weitCharacteristic of the Known Technical Solutions It is known that refrigeration systems with jet compressor (Plank; Refrigeration - Vol. V ") are also used in a modified structure as heat pumps (DE-OS 2,629,395 and DE-OS 2,752,997) the disadvantage that they achieve only low pressure differences between suction and niche pressure economically, ie at a reasonable propellant consumption and achieve only relatively small temperature differences between the heat source and the useful heat generated because the achievable mixing pressure is low and thus only low condensation temperatures are generated Furthermore, a refrigeration system with jet compression is known in which the working fluid is a mixture of two gases, wherein after compression of a component as far as desired

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vom Kondensationspunkt entfernt bleibt (Reichspatent Kr. 596 878). Diese Einrichtung besitzt den Nachteil, daß auf Grund eines zusätzlichen mechanischen Verdichters die an mechanischen Kälteanlagen üblichen Verschleißmängel auftreten. Weiterhin ist eine Absorptionskältemaschine bekannt, bei der zwischen Verdampfer und Absorber ein Strahlverdichter vorgesehen ist, die auch als Wärmepumpe einsetzbar ist (Plank; Kältetechnik, Bd„ V, S. 4-31; wie'auch die nach DE-OS 2 801 529)· Bei dieser Zweistoff-Kältemaschine/ Wärmepumpe ist eine Strahlpumpe als Strahlverdichter zwischen Austreiber und Absorber angeordnet, die mit der aus dein Austreiber in den Absorber zurückfließenden kältemittelarmen Absorptionslösung als treibmittel betrieben wird und die den Kältemitteldampf aus dem Verdampfer absaugt und mit der Absorptionslösung in den Absorber fördert mit dem Ziel-, dabei den Absorberdruck über den Verdampferdruck anzuheben» Da die Absorptionslösung das Bestreben hat, den als Saugmittel fungierenden Bestandteil des Zweistoffgemisches, der bei niedrigeren Temperaturen siedet, zu absorbieren, v/ird die Arbeit des Strahlverdichters verringert. Dadurch v/ird die Überbrückung höherer Temperaturdifferenzen bei gleicher Druckdifferenz möglich bzw. bei gleicher Temperaturdifferenz verringern sich die zu überbrückenden Druckdifferenz und der notwendige Treibmittelbedarf.remains from the condensation point (Reich Patent Kr. 596 878). This device has the disadvantage that due to an additional mechanical compressor the usual wear on mechanical refrigeration defects occur. Furthermore, an absorption refrigeration machine is known in which a jet compressor is provided between the evaporator and the absorber, which can also be used as a heat pump (Plank; Kältetechnik, Bd "V, pp. 4-31, wie'auch the according to DE-OS 2,801,529) · In this two-component chiller / heat pump, a jet pump is arranged as a jet compressor between expeller and absorber, which is operated with the flowing from your expeller in the absorber low-refrigerant absorption solution as a propellant and sucks the refrigerant vapor from the evaporator and with the absorption solution in the absorber with the aim of raising the absorber pressure above the evaporator pressure. "Since the absorption solution tends to absorb the constituent component of the dual-component mixture which boils at lower temperatures, the work of the jet compressor is reduced. As a result, the bridging of higher temperature differences with the same pressure difference is possible, or with the same temperature difference, the pressure difference to be bridged and the necessary propellant requirement are reduced.

Diese Anlage weist jedoch .energetische Nachteile auf, die darin bestehen, daß einerseits nahezu die gesamte erforderliche Energie des Treibmittels über Druckerhöhung durch eine mechanisch angetriebene Lösungspumpe zugeführt werden muß und andererseits zur Erreichung von ausreichend hohen Temperaturen im Kondensator/ Absorber (bei Kälteanlagen über der Umgebungstemperatur; bei Wärmepumpen über der Vorlauftemperatur der jeweiligen Heizungsanlage) das kalte Treibmittel zu wesentlich höheren Drücken verdichtet v/erden muß als es bei bekannten thermisch betriebenen Strahlverdichtern notwendig ist* Weiterhin tritt durch ein unnötiges Entspannen des gesamten Gemisches im Regelventil ein relativ hoher Energieverlust auf, da die kältemittelarme Absorptionslösung nachfolgendHowever, this plant has .energetic disadvantages, which consist in that on the one hand almost all the required energy of the propellant pressure increase must be supplied by a mechanically driven solution pump and on the other hand to achieve sufficiently high temperatures in the condenser / absorber (in refrigeration systems above ambient temperature In the case of heat pumps above the flow temperature of the respective heating system, the cold propellant must be compressed to much higher pressures than is necessary in known thermally operated jet compressors. Furthermore, a relatively high energy loss occurs due to unnecessary expansion of the entire mixture in the control valve the low-refrigerant absorption solution below

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wieder auf den ursprünglichen Druck verdichtet \verden muß,must be compressed back to the original pressure,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die optimale Gewinnung von Nutzenergie aus vorhandener Antriebsenergie mit einer hohen energetischen Effektivität unter weitgehender Vermeidung dox^v Nachteile bekannter Anlagen.The aim of the invention is the optimal recovery of useful energy from existing drive energy with a high energy efficiency while largely avoiding dox ^v disadvantages of known systems.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nach dem Absorptionsprinzip mit einem Zweistoffgemisch arbeitende Wärmepumpe mit Strahlverdichtung, bestehend aus einem Wärmetauscher, in dem einem Zweistoffgemisch Wärme zugeführt wird, einem Strahlverdichter, in dessen Treibdruckseite das erwärmte Zweistoffgemisch unter weiterer Vermischung mit Saugdampf eintritt sowie einem Mischkondensator, in dem das Zweistoffgemisch abgekühlt und einer weiterführenden Leitung, in der das entstandene Kondensat nachfolgend in zwei Teilströme getrennt wird, wobei ein Teilstroni in einen Verdampfer geleitet, verdampft und dem Strahlverdichter zugeführt und der andere Teilstrom unter Druckerhöhung dem Wärmetauscher wieder zugeleitet wird, zu schaffen, bei der nur der Teil des Zweistoffgemisches, der dem Verdampfer -zugeführt wird, eine Entspannung erfährt, und die notwendige Treibenergie vorwiegend in Form von thermischer En'ergie zugeführt wird.The invention has the object of providing a heat pump based on the principle of absorption with a two-component mixture with jet compression, consisting of a heat exchanger in which a binary mixture heat is supplied, a jet compressor in whose Treibdruckseite the heated binary mixture with further mixing with suction steam and a mixed condenser in which the two-component mixture is cooled and a further line, in which the resulting condensate is subsequently separated into two partial streams, wherein a Teilstroni passed in an evaporator, evaporated and fed to the jet compressor and the other partial flow is supplied to the heat exchanger with pressure increase, to create in which only that part of the two-component mixture which is fed to the evaporator experiences a relaxation, and the necessary driving energy is supplied predominantly in the form of thermal energy.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Mischkondensator und dem Wärmetauscher ein exergetisch beaufschlagbarer Austreiber und in der Einstoffleitung zwischen dem exergetisch beaufschlagbaren Austreiber und dem Verdampfer ein weiterer Kondensator sowie diesem nachfolgend ein Entspannungsventil und in der Flüssigkeitsleitung zwischen dem exergetisch beaufschlagbaren Austreiber und dem Wärmetauscher eine Druckerhöhungspumpe angeordnet wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung entsteht eine nach dem Absprptionsprinzip'mit einem Zweistoffgemisch arbeitende Wärme-According to the invention the object is achieved in that between the mixing condenser and the heat exchanger exergisch acted upon expeller and in the single-fluid line between the exergetic acted expeller and the evaporator another condenser and this subsequently a relaxation valve and in the liquid line between the exergetic acted expeller and the heat exchanger a booster pump is arranged. The solution according to the invention gives rise to a heat treatment based on the principle of the principle of a two-component mixture.

~⁴~ 2 2 6 7 0 2~ ⁴ ~ 2 2 6 7 0 2

pumpe mit Strahlverdichtung bei der nur der Teil des Zweistoff gemisches, der nach dem Passieren des Austreibers über den zweiten Kondensator, dem Entspannungsventil und dem Verdampfer zum Strahlverdichter gelangt, entspannt wird und bei der die zugeführte Antriebsenergie im Austreiber, Verdampfer und Wärmetauscher thermische Energie ist, deren Summe geringer ist als die Summe der im Mischkondensator und dem Austreiber nachfolgenden Kondensator abgegebene Nutzenergie.Pump with jet compression in which only the part of the two-component mixture, which passes after passing the expeller via the second condenser, the expansion valve and the evaporator to the jet compressor, is relaxed and in which the supplied drive energy in the expeller, evaporator and heat exchanger is thermal energy, the sum of which is less than the sum of the useful energy delivered by the condenser and the expeller downstream of the condenser.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden» Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Schema der erfindungsgemäßen Wärmepumpe.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the diagram of the heat pump according to the invention.

Ein unter Druck stehendes Dampfgemisch aus Ammoniak und V/asser mit einer mittleren Temperatur von 50 Grad C verläßt den Strahlverdichter 1 und gelangt über die Gemischleitung 9 in den Mischkondensatör 2, wo das Dampfgemisch Kondensationswärme und Absorptionswärme an die Vorlaufleitung 12 eines nicht näher dargestellten Heizungssystems kontinuierlich abgibt und das kondensierende V/asser den Ammoniakdampf absorbiert. Das den Mischkondensator 2 als Flüssigkeit verlassende Ammoniak-Wasser-Gemisch mit einer Temperatur von 40 Grad C wird weiterhin über die Gemischleitung 9 einem, durch die Leitung 13 eines nicht dargestellten Industrieabwärme führenden Leitungssystems, exergetisch beaufschlagten Austreiber 3 zugeführt und in diesem durch Temperaturerhöhung in nahezu reinen Ammon;Lakdampf und flüssigem Ammoniak-Wasser-Gemisch getrennt. Über die Einstoffleitung 10 gelangt der Ammoniakdampf aus dem Austreiber 3 in den Kondensator 4, v/o er bis zur Kondensation abgekühlt wird, wobei die entstehende Kondensätionswärme ebenfalls an die Vorlaufleitung 12 abgegeben wird. Das so entstandene Ammoniakkondensat wird weiterhin mittels der Einstoffleitung 10 über ein Entspannungsventil 5» in dem das Ammoniakkondensat eine Druckentspannung sowie eine weitere Temperaturabsenkung auf Λ Grad C erführt, in den, durch die Wasserleitung 14, vorzugsweise anergetisch beauf-A pressurized vapor mixture of ammonia and V / asser with an average temperature of 50 degrees C leaves the jet compressor 1 and passes through the mixture line 9 in the Mischkondensatör 2, where the vapor mixture heat of condensation and heat of absorption to the flow line 12 of a heating system not shown continuously releases and the condensing V / asser absorbs the ammonia vapor. The mixed condenser 2 as a liquid leaving the ammonia-water mixture with a temperature of 40 degrees C is further supplied via the mixture line 9 a, through the line 13 of a not shown industrial waste heat pipe system, exergetic acted expeller 3 and in this by increasing the temperature in almost pure ammonia, liquor vapor and liquid ammonia-water mixture separated. Via the single-material line 10, the ammonia vapor from the expeller 3 passes into the condenser 4, it is cooled to condensation, wherein the resulting Kondensätionswärme is also delivered to the flow line 12. The resulting ammonia condensate is further carried out by means of the single-material line 10 via an expansion valve 5 "in which the ammonia condensate a pressure release and a further decrease in temperature to Λ degree C, in which, by the water pipe 14, preferably anergetisch beauf.

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schl'agten Verdampfer 6 eingeleitet, wo es zu Niederdruckammoniakdampf umgewandelt wird, der weiterhin über die Einstoff leitung 10 vom Strahlverdichter 1 angesaugt wird und dort wieder mit dem vom Wärmetauscher 8 aus in den Strahlverdichter 1 eintretenden Treibmittelgemisch vermischt wird. Die anergetische Beaufschlagung des Verdampfers 6 erfolgt mit einer über der Temperatur des in den Verdampfer 6 eintretenden Ammoniakkondensates liegenden Temperatur und kann beispielsweise mittels Brunnenwasser mit einer Temperatur von 10 Grad C erfolgen.schl'agten evaporator 6 introduced where it is converted to low pressure ammonia vapor, which is further sucked via the single-material line 10 from the jet compressor 1 and there again mixed with the entering from the heat exchanger 8 in the jet compressor 1 propellant mixture. The anergetic impingement of the evaporator 6 takes place with a temperature above the temperature of the entering into the evaporator 6 ammonia condensate temperature and can be done for example by means of well water at a temperature of 10 degrees C.

Gleichzeitig mit dem beschriebenen Kreislauf des nahezu reinen Ainmoniakdarnpfes wird das den Austreiber 3 über die Flüssigkeitsleitung 11 verlassene flüssige Ammoniak-Wasser-Gemisch über eine Druckerhöhungspumpe 7 dem ebenfalls durch die Leitung 13 des* Industrieabwärme führenden Leitungssystems exergetisch beaufschlagten Wärmetauscher 8 zugeführt. Hier wird das Ammoniak-Wasser-Gemisch auf Verdampfungstemperatur gebracht und im dampfförmigen Zustand über die Gemischleitung 9 wieder dem Strahlverdichter 1 als Treibmittel zum Ansaugen des aus dem Verdampfer 6 kommenden Niederdruckammoniakdampfes zugeführt und somit der Kreislauf geschlossen, wobei der Druck und die Temperatur des Gemisches zum Zeitpunkt der Funktion als Treibmittel die höchsten Werte im gesamten Kreislauf aufweisen.Simultaneously with the described cycle of almost pure Ainmoniakdarnpfes the expeller 3 via the liquid line 11 abandoned liquid ammonia-water mixture via a booster pump 7 which is also exergetisch exerted by the line 13 of * industrial waste heat pipe system heat exchanger 8 supplied. Here, the ammonia-water mixture is brought to evaporation temperature and fed in the vapor state via the mixture line 9 again the jet compressor 1 as a propellant for sucking the coming of the evaporator 6 Niederdruckammoniakdampfes and thus closed the circuit, the pressure and the temperature of the mixture Timing of the function as blowing agent have the highest values in the entire cycle.

Die exergetische Beaufschlagung des Wärmetauschers 8 und des Austreibers 3 über die Leitung 13 mittels Industrieabwärme kann auch getrennt und durch andere Wärmequellen erfolgen, wobei die Höhe der exergetischen Beaufschlagung des Wärmetauschers 8 im. wechselseitigen Abhängigkeitsverhältnis mit der Druckerhöhung in der Druckerhöhungspumpe 7 steht. Ebenso kann auch die im Mischkondensator 2.und im Kondensator 4 abgeführte Wärme einzeln den verschiedensten Wärmebedarfsträgern in entsprechender Größenordnung zugeführt werden.The exergetic admission of the heat exchanger 8 and the expeller 3 via the line 13 by means of industrial waste heat can also be separated and carried out by other heat sources, the amount of exergetic loading of the heat exchanger 8 in. mutual dependency ratio with the pressure increase in the booster pump 7 is. Likewise, the heat dissipated in the mixing condenser 2 and in the condenser 4 can also be individually supplied to the most varied heat demand carriers in a corresponding order of magnitude.

Claims

invention claim

After the absorption principle with a two-component mixture working heat pump with jet compression, consisting of a heat exchanger in which a binary mixture heat is supplied, a jet compressor in whose Treibdruckseite the heated binary mixture with further mixing with suction and a mixed condenser, in which cooled the binary mixture and a v / eiterführenden line in which the resulting condensate is subsequently separated into zv / ei partial flows, wherein a partial flow passed into an evaporator, evaporated and supplied to the jet compressor and the other partial flow under pressure increase the heat exchanger again fed v / ird, characterized in that between the mixing condenser (2) and the heat exchanger (8) an energetically acted expeller (3) and in a single-material line (10) between the exergetic acted upon expeller (3) and the evaporator (6) another capacitor (4) and this below an expansion valve (5) and in a liquid line (11) between the exergetic acted on expeller (3) and the heat exchanger (S) a booster pump (7) are arranged.

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