DE102012000345A1 - Thermo-transformation method for heating and cooling purposes in thermodynamic cycle, involves filling expansion cylinder with expansion liquid e.g. carbon dioxide suitable for usable temperature range - Google Patents

Thermo-transformation method for heating and cooling purposes in thermodynamic cycle, involves filling expansion cylinder with expansion liquid e.g. carbon dioxide suitable for usable temperature range Download PDF

Info

Publication number
DE102012000345A1
DE102012000345A1 DE201210000345 DE102012000345A DE102012000345A1 DE 102012000345 A1 DE102012000345 A1 DE 102012000345A1 DE 201210000345 DE201210000345 DE 201210000345 DE 102012000345 A DE102012000345 A DE 102012000345A DE 102012000345 A1 DE102012000345 A1 DE 102012000345A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
expansion
heating
thermo
cooling purposes
transformation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE201210000345
Other languages
German (de)
Inventor
Auf Nichtnennung Antrag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RERUM COGNITIO PRODUKTREALISIERUNGS GmbH
Original Assignee
RERUM COGNITIO PRODUKTREALISIERUNGS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RERUM COGNITIO PRODUKTREALISIERUNGS GmbH filed Critical RERUM COGNITIO PRODUKTREALISIERUNGS GmbH
Priority to DE201210000345 priority Critical patent/DE102012000345A1/en
Publication of DE102012000345A1 publication Critical patent/DE102012000345A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

Abstract

The thermo-transformation method involves filling an expansion cylinder (2) with an expansion liquid (5) e.g. carbon dioxide suitable for the usable temperature range. The expansion fluid from the heat exchanger is heated by energy supply for the expansion or is cooled by energy discharge (8) for the contraction. A piston (4) with its front surface is configured such that a compression cylinder (3) provides the required counter-pressure. The compression cylinder is filled with compression liquid, such as argon.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermo-Transformations Verfahren mit Abwärme betrieben für Heiz- und Kühlzwecke im Kreisprozess, in welches hauptsächlich Niedertemperatur-Wärme zum Einsatz kommt, um das Temperaturniveau zu verbreitern. Eine derartige technische Lösung wird in erster Linie im Bereich der Energiewirtschaft, in der Gebäudetechnik und im chemischen Anlagenbau benötigt.The invention relates to a thermal transformation process with waste heat operated for heating and cooling purposes in the cycle, in which mainly low-temperature heat is used to broaden the temperature level. Such a technical solution is needed primarily in the field of the energy industry, in building technology and in chemical plant construction.

Transformationsprozesse wie der Kaltgas- oder Kaltdampfprozess benötigen je nach Gütegrad einen relativ großen Anteil hochwertiger Antriebsenergie wie Bspw. Strom oder Diesel für die Verdichtung. Absorptionsanlagen erfordern durch das zusätzliche Absorptionsmittel-Zirkulationssystem eine aufwendige Anlagentechnik, sodass Lücken in der Anwendung entstehen. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Thermo-Transformations-Verfahren mit geringer Antriebsleistung und einfachem Aufbau zu entwickeln.Transformation processes such as the cold gas or cold steam process require, depending on the degree of quality, a relatively large proportion of high-quality drive energy, such as eg. Electricity or diesel for the compression. Absorption systems require complex system technology due to the additional absorbent circulation system, which creates gaps in the application. It is therefore an object of the invention to develop a thermo-transformation process with low drive power and simple design.

Niedertemperaturige Abwärme aus industriellen Verfahren oder aus der Geothermie stehen oftmals im Überfluss zur Verfügung. Koppelt man zwei Gaszylinder mit unterschiedlichen Fluidfüllungen, so entstehen bei gleicher Hubarbeit mit entsprechender Druckanpassung unterschiedliche Temperaturen. Dabei verrichtet der eine Zylinder durch Wärmeausdehnung und Abkühlung Hubarbeit, die im zweiten Zylinder das Gas komprimiert und erwärmt bzw. entspannt und abkühlt.Low-temperature waste heat from industrial processes or from geothermal energy is often available in abundance. If two gas cylinders are coupled with different fluid fillings, different temperatures result for the same lifting work with corresponding pressure adaptation. In this case, the one cylinder performs thermal expansion and cooling lifting work, which compresses the gas in the second cylinder and heats or relaxes and cools.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 gelöst. Zwei durch Kolben gekoppelte Zylinder mit integrierten Wärmeübertragern, die je nach Temperaturbedingung mit diversen Arbeitsfluids gefüllt sind wie z. B. Kohlendioxid als Ausdehnungs- und Argon als Kompressionsmittel, werden in getrennten Zirkulationssystemen mehrere Transformationszellen in einem Modul zusammen geschalten. In Abhängigkeit der Kolbenposition erfolgt die jeweilige Schaltungsoption Kühlen, Regenerieren oder Wärmen. Mit der Erwärmung des Ausdehnungsmittels drückt der fächenangepasste Kolben das Kompressionsgas zusammen, wobei es sich erwärmt. Nach der beidseitigen Wärmeabfuhr sinken die Drücke und der Kolben fährt in die Ausgangslage zurück. Es wird nur Antriebsleistung für die Überwindung der Strömungswiderstande in den Zirkulationssystemen benötigt, da die Kompressionsarbeit von der Volumenänderungsarbeit des Ausdehnungsmittels übernommen wird. Damit ist die Aufgabe geringe Antriebsleistung und einfacher Aufbau gelöst. Mit der Anzahl der Module lässt sich die thermische Leistung bei immer gleichen Transformationszellen an verschiedene Leistungsgrößen anpassen, sodass eine breites Anwendungsspektrum entsteht.The object is achieved according to the invention essentially by the characterizing features of claims 1 to 5. Two piston-coupled cylinders with integrated heat exchangers, which are filled depending on the temperature condition with various working fluids such. As carbon dioxide as expansion and argon as a compression means, several transformation cells are connected together in separate circulation systems in a module. Depending on the piston position, the respective circuit option cooling, regeneration or heating takes place. As the expansion agent heats up, the area-matched piston forces the compression gas to heat up. After heat removal on both sides, the pressures drop and the piston returns to its original position. Only drive power is needed to overcome the flow restrictions in the circulation systems, since the compression work is taken over by the volume change work of the expansion means. This solves the problem of low drive power and simple construction. With the number of modules, the thermal performance can be adapted to different performance levels with always the same transformation cells, so that a broad application spectrum is created.

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Transformationszelle im warmen Zustand 1 shows a schematic block diagram of a transformation cell in the warm state

2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Transformationszelle im kalten Zustand 2 shows a schematic block diagram of a transformation cell in the cold state

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Transformationszelletransformation cell
22
Ausdehnungszylinderexpansion cylinder
33
Kompressionszylindercompression cylinder
44
Kolbenpiston
55
Ausdehnungsfluidexpansion fluid
66
Kompressionsfluidcompression fluid
77
Energiezufuhr AusdehnungEnergy intake expansion
88th
Energieabfuhr ZusammenziehenEnergy dissipation contraction
99
Energieabfuhr KompressionswärmeEnergy dissipation Compression heat
1010
Energiezufuhr EntspannungskälteEnergy supply Relaxation cold

Claims (5)

Thermo-Transformations Verfahren mit Abwärme betrieben für Heiz- und Kühlzwecke im Kreisprozess, bestehend aus mehreren Transformationszellen (1), die die Komponenten Ausdehnungszylinder (2) mit integriertem Wärmeübertrager, Kompressionszylinder (3) mit integriertem Wärmeübertrager und druckangepassten Kolben (4) beinhalten. dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdehungszylinder (2) mit einem für den nutzbaren Temperaturbereich geeigneten Ausdehnungsfluid (5) z. B. Kohlendioxid gefüllt ist, welches vom integrierten Wärmeübertager durch Energiezufuhr (7) für die Ausdehnung erwärmt oder durch Energieabfuhr (8) für das Zusammenziehen gekühlt wird, wobei der Kolben (4) mit seiner Stirnfläche so ausgelegt ist, dass der Kompressionszylinder (3) den erforderlichen Gegendruck liefert.Thermo-transformation process with waste heat operated for heating and cooling purposes in the cyclic process, consisting of several transformation cells ( 1 ), which are the components of expansion cylinders ( 2 ) with integrated heat exchanger, compression cylinder ( 3 ) with integrated heat exchanger and pressure-adapted piston ( 4 ). characterized in that the expansion cylinder ( 2 ) with a suitable for the usable temperature range expansion fluid ( 5 ) z. B. carbon dioxide is filled, which from the integrated heat exchanger by energy supply ( 7 ) for expansion or by energy dissipation ( 8th ) is cooled for contraction, wherein the piston ( 4 ) is designed with its end face so that the compression cylinder ( 3 ) provides the required back pressure. Thermo-Transformations Verfahren mit Abwärme betrieben für Heiz- und Kühlzwecke im Kreisprozess, nach dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionszylinder (3) mit einem für den nutzbaren Temperaturbereich geeigneten Kompressionsfluid (6) z. B. Argon gefüllt ist, welches vom integrierten Wärmeübertager durch Energieabfuhr (9) der Kompressionswärme gekühlt oder durch Energiezufuhr (10) die Entspannungskälte erwärmt wird, wobei der Kolben (4) mit seiner Stirnfläche so ausgelegt ist, dass der Ausdehnungszylinder (2) den erforderlichen Gegendruck liefert.Thermo-transformation process with waste heat operated for heating and cooling purposes in the cycle, according to claim 1, characterized in that the compression cylinder ( 3 ) with a suitable for the usable temperature range compression fluid ( 6 ) z. B. argon is filled, which from the integrated heat exchanger by energy dissipation ( 9 ) the heat of compression cooled or by energy supply ( 10 ) the expansion cooling is heated, the piston ( 4 ) is designed with its end face so that the expansion cylinder ( 2 ) provides the required back pressure. Thermo-Transformations Verfahren mit Abwärme betrieben für Heiz- und Kühlzwecke im Kreisprozess, nach dem Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Transformationszellen (1) auf der Seite der Ausdehnungszylinder (2) thermisch zu Modulen von einem Zirkulationssystem zusammen geschlossen werden, welches die Wärme Zu- und Abfuhr übernimmt und in Abhängigkeit der Kolben (4) -Position auf Kühlen, Regenerieren oder Wärmen schaltet.Thermo-transformation process with waste heat operated for heating and cooling purposes in the cycle, according to claim 1 and 2, characterized in that a plurality of transformation cells ( 1 ) on the side of the expansion cylinders ( 2 ) are thermally combined to form modules of a circulation system, which takes over the heat supply and discharge and depending on the Piston ( 4 ) Position switches to cooling, regeneration or heating. Thermo-Transformations Verfahren mit Abwärme betrieben für Heiz- und Kühlzwecke im Kreisprozess, nach dem Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Transformationszellen (1) auf der Seite der Kompressionszylinder (3) thermisch zu Modulen von einem Zirkulationssystem zusammen geschlossen werden, welches die Wärme Zu- und Abfuhr übernimmt und in Abhängigkeit der Kolben (4) -Position auf Kühlen, Regenerieren oder Wärmen schaltet.Thermo-transformation process with waste heat operated for heating and cooling purposes in the cycle, according to claim 1 to 3, characterized in that a plurality of transformation cells ( 1 ) on the side of the compression cylinders ( 3 ) are thermally combined to modules of a circulation system, which takes over the heat supply and discharge and in dependence of the piston ( 4 ) Switch to cooling, regeneration or heating. Thermo-Transformations Verfahren mit Abwärme betrieben für Heiz- und Kühlzwecke im Kreisprozess, nach dem Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, das die Anlagenleistung durch Parallelschaltung von Modulen bei immer gleichgroßen Transformationszellen (1) anpassungsfähig ist.Thermo-transformation process with waste heat operated for heating and cooling purposes in the cycle, according to claim 1 to 4, characterized in that the system performance by parallel connection of modules with always the same size transformation cells ( 1 ) is adaptable.
DE201210000345 2012-01-11 2012-01-11 Thermo-transformation method for heating and cooling purposes in thermodynamic cycle, involves filling expansion cylinder with expansion liquid e.g. carbon dioxide suitable for usable temperature range Ceased DE102012000345A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210000345 DE102012000345A1 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Thermo-transformation method for heating and cooling purposes in thermodynamic cycle, involves filling expansion cylinder with expansion liquid e.g. carbon dioxide suitable for usable temperature range

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210000345 DE102012000345A1 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Thermo-transformation method for heating and cooling purposes in thermodynamic cycle, involves filling expansion cylinder with expansion liquid e.g. carbon dioxide suitable for usable temperature range

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012000345A1 true DE102012000345A1 (en) 2013-07-11

Family

ID=48652477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210000345 Ceased DE102012000345A1 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Thermo-transformation method for heating and cooling purposes in thermodynamic cycle, involves filling expansion cylinder with expansion liquid e.g. carbon dioxide suitable for usable temperature range

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012000345A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4077216A (en) * 1975-08-27 1978-03-07 United Kingdom Atomic Energy Authority Stirling cycle thermal devices
US5924305A (en) * 1998-01-14 1999-07-20 Hill; Craig Thermodynamic system and process for producing heat, refrigeration, or work
DE112008001613T5 (en) * 2007-06-18 2010-05-20 Cold Power Systems Inc., Calgary Energy transfer machine and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4077216A (en) * 1975-08-27 1978-03-07 United Kingdom Atomic Energy Authority Stirling cycle thermal devices
US5924305A (en) * 1998-01-14 1999-07-20 Hill; Craig Thermodynamic system and process for producing heat, refrigeration, or work
DE112008001613T5 (en) * 2007-06-18 2010-05-20 Cold Power Systems Inc., Calgary Energy transfer machine and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008042828A1 (en) Method and apparatus for operating a Stirling cycle
Kandilli et al. Assessment of the optimum operation conditions of a plate heat exchanger for waste heat recovery in textile industry
WO2013023231A2 (en) High-pressure gas drive unit
KR101342566B1 (en) liquid displacer engine
EP3230571B1 (en) Device and method for temporarily storing gas and heat
DE102013004145B4 (en) Heat pump, chiller or air conditioning with a shape memory material drive
DE102012000345A1 (en) Thermo-transformation method for heating and cooling purposes in thermodynamic cycle, involves filling expansion cylinder with expansion liquid e.g. carbon dioxide suitable for usable temperature range
DE102008004075B4 (en) Stirling engine
DE102007049522A1 (en) Thermo-hydraulic method for increasing the pressure of various working fluids and their application
DE102008041939A1 (en) A method of operating a heat pump or chiller or engine and heat pump or chiller and engine
EP2775109B1 (en) Thermodynamic energy converter
DE102010017943A1 (en) Heat engine with isochoric isobaric cycle
DE102009060887A1 (en) System for converting thermal energy into electrical energy, is arranged in space that is thermally insulated by isolation in relation to another space, where cold gas side of Stirling engine is connected with heat exchanger
DE102014006505A1 (en) Apperatur for generating mechanical or electrical energy by the use of a low in relation to the prior art temperature difference
EP2453126A1 (en) Method for operating two Stirling processes and device with two Stirling machines
AT508933B1 (en) ARRANGEMENT FOR THE CONVERSION OF THERMAL ENERGY (HEAT) IN FLOWING POWER
AT519030B1 (en) Cooling system for cooling and covering cooling load peaks for livestock farms, shopping centers, camps and compounds
CH708686A2 (en) Pressure gas drive.
DE3005112A1 (en) Thermoelectric generator - functionally combined with heat exchanger has higher overall efficiency
DE102011106466B4 (en) Heat engine
DE102012001629A1 (en) Thermal-hydraulic piezoelectric method for generating electric power, involves moving heat dissipation element with respect to stroke movement of piston such that hydraulic fluid is pumped into hydraulic system
DE102012014690A1 (en) Damping- or working method for use with compressor bypass for electric power generation, involves lowering turbine outlet temperature to compressor intake efficiency, where process flow is different from previous process flow
DE10132464B4 (en) Process for the recovery of heat energy from a gaseous medium by means of a heat exchanger
DE102013227017A1 (en) Compressor device and method and apparatus for operating a left or right-handed circular process, in particular using such a compressor device
DE202010012561U1 (en) Gas condensate exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20130730