DE102019113292A1

DE102019113292A1 - Wärmeübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke

Info

Publication number: DE102019113292A1
Application number: DE102019113292.4A
Authority: DE
Inventors: Mirko Klein Altstedde; Werner Kraft; Tim Lanz
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung, umfassend eine Wärmequelle (12), eine Wärmesenke (14), eine Strömungsführungseinrichtung (16) für ein Arbeitsfluid, wobei das Arbeitsfluid ein Phasenwechselmedium ist, wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) einen Verdampferabschnitt (18) für das Arbeitsfluid aufweist, welcher thermisch an die Wärmequelle (12) gekoppelt ist und in welchem flüssiges Arbeitsfluid verdampfbar ist, wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) einen Kondensatorabschnitt (30) für Arbeitsfluid aufweist, welcher thermisch an die Wärmesenke (14) gekoppelt ist und in dem dampfförmiges Arbeitsfluid kondensierbar ist, wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) einen Steigleitungsabschnitt (24) aufweist, welcher bezogen auf eine Strömungsrichtung (34) von Arbeitsfluid zwischen dem Kondensatorabschnitt (30) und dem Verdampferabschnitt (18) angeordnet ist, und wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) Arbeitsfluid in einem Kreislauf führt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung, umfassend eine Wärmequelle, eine Wärmesenke, und eine Strömungsführungseinrichtung für ein Arbeitsfluid, wobei das Arbeitsfluid ein Phasenwechselmedium ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke mittels eines Arbeitsfluids, welches ein Phasenwechselmedium ist.
Die US 6,990,816 B1 offenbart einen Hybrid-Kühler.
Die DE 10 2015 011 866 A1 offenbart eine Wärmeübertragungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmerohr, das einerseits über einen Wärmetauscher an eine Wärmequelle und andererseits an eine Wärmesenke angeschlossen ist. Dem Wärmetauscher ist ein Latent-Wärmespeicher zugeordnet.
Die US 8,109,325 B2 offenbart ein thermodynamisches System mit einem zyklischen Wärmeaustauschsystem und einem Wärmeübertragungssystem.
Die DE 10 2009 049 196 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer Wärmequelle, mit einer Wärmesenke und mit einer Heat-Pipe, die mit der Wärmequelle und der Wärmesenke in Verbindung steht. Die Heat-Pipe weist ein Steuerelement auf, mit dem der Wärmestrom von der Wärmequelle zur Wärmesenke steuerbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der sich bei konstruktivem Aufbau auf einfache Weise Wärme von der Wärmequelle zu der Wärmesenke übertragen lässt.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Wärmeübertragungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Strömungsführungseinrichtung einen Verdampferabschnitt für das Arbeitsfluid aufweist, welcher thermisch an die Wärmequelle gekoppelt ist und in welchem flüssiges Arbeitsfluid verdampfbar ist, dass die Strömungsführungseinrichtung einen Kondensatorabschnitt für Arbeitsfluid aufweist, welcher thermisch an die Wärmesenke gekoppelt ist und in dem dampfförmiges Arbeitsfluid kondensierbar ist, dass die Strömungsführungseinrichtung einen Steigleitungsabschnitt aufweist, welcher bezogen auf eine Strömungsrichtung von Arbeitsfluid zwischen dem Kondensatorabschnitt und dem Verdampferabschnitt angeordnet ist, und dass die Strömungsführungseinrichtung Arbeitsfluid in einem Kreislauf führt.
In thermodynamischen Systemen stellt sich oftmals das Problem, einen gerichteten und geregelten Wärmefluss von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke zu erreichen. Insbesondere soll dabei der Wärmetransport zwischen unterschiedlichen Temperaturniveaus (von einem hohen Temperaturniveau bei der Wärmequelle zu einem niedrigeren Temperaturniveau bei der Wärmesenke) mit hoher Übertragungsrate und genauer Regelung des Wärmestroms möglich sein.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass in einem Steigleitungsabschnitt flüssiges Arbeitsfluid entgegen der Gravitationsrichtung nach oben transportiert wird. Der Transport erfolgt insbesondere durch eine Pumpe. Es lässt sich dadurch die transportierte Fluidmenge auf einfache Weise einstellen.
Von dem Steigleitungsabschnitt wird Arbeitsfluid in den Verdampferabschnitt gefördert. In dem Verdampferabschnitt erfolgt ein Phasenwechsel. Dampfförmiges Arbeitsfluid kann in den Kondensatorabschnitt gelangen. Dort erfolgt wiederum ein Phasenwechsel. Dadurch ist ein Wärmestrom von der Wärmequelle zu der Wärmesenke, welche beabstandet sind, erreicht.
Es lässt sich der Wärmetransport von der Wärmequelle zu der Wärmesenke gut regeln bzw. einstellen, auch wenn eine Temperaturänderung an der Wärmequelle vorliegt.
Insbesondere lässt sich durch eine Pumpe eine Regelung des Wärmestroms erreichen bzw. dieser lässt sich einstellen oder anpassen.
Die Fluidführung der Strömungsführungseinrichtung ist energetisch effektiv. Es lassen sich Wärmeverluste gering halten; ein Übergang vom dem Steigleitungsabschnitt zu dem Verdampferabschnitt liegt bezogen auf die Gravitationsrichtung in einem oberen Bereich. Es bleibt ein Kamineffekt vor allem im Ruhezustand aus aufgrund eines geschlossenen Verdampferrohrs.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung lässt sich kompakt und platzsparend aufbauen.
Es ergibt sich eine hohe Wärmeübertragungsrate insbesondere aufgrund des Phasenwechsels im Arbeitsfluid. Wenn beispielsweise als Wärmequelle ein Wärmespeicher verwendet wird, dann muss dieser Wärmespeicher nur gering beeinflusst werden bzw. die Effektivität des Wärmespeichers wird nicht oder nur wenig verschlechtert.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung lässt sich bei stationären Anwendungen und auch bei mobilen Anwendungen wie einem Fahrzeug einsetzen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kreislauf für Arbeitsfluid geschlossen ist. Dadurch ergibt sich eine einfache Ausbildung und es ergibt sich ein effektiver Wärmetransport.
Insbesondere ist eine Pumpeneinrichtung zur Förderung von Arbeitsfluid in der Strömungsführungseinrichtung an die Strömungsführungseinrichtung angeschlossen. Es lässt sich dadurch flüssiges Arbeitsfluid in dem Steigleitungsabschnitt entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben transportieren. Durch die Pumpeneinrichtung lässt sich durch Einstellung einer Druckdifferenz eine Regelung des Wärmestroms von der Wärmequelle zu der Wärmesenke erreichen bzw. dieser lässt sich anpassen. Er lässt sich variabel einstellen.
Insbesondere ist es dann günstig, wenn die Pumpeneinrichtung eine Pumpe umfasst, welche an den Steigleitungsabschnitt angeschlossen ist und insbesondere bezogen auf die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids nachfolgend dem Kondensatorabschnitt angeordnet ist. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise flüssiges Arbeitsfluid in dem Steigleitungsabschnitt entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben befördern. Dampfförmiges Arbeitsfluid, welches in dem Verdampferabschnitt entsteht, kann gegebenenfalls auch schwerkraftgetrieben in den Kondensatorabschnitt gelangen.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die Pumpe bezogen auf die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids dem Steigleitungsabschnitt vorgeschaltet ist und insbesondere zwischen dem Kondensatorabschnitt und dem Steigleitungsabschnitt angeordnet ist.
Bei einer Ausführungsform ist ein Reservoir vorgesehen, welches an der Strömungsführungseinrichtung angeordnet ist und insbesondere zwischen einer Pumpeneinrichtung und dem Kondensatorabschnitt angeordnet ist. Durch dieses Reservoir lässt sich Phasenwechselmedium insbesondere in flüssiger Form speichern. Es ist beispielsweise möglich, dass dieses Reservoir von dem Kondensatorabschnitt gespeist wird. Insbesondere ist dann die mindestens eine Pumpe der Pumpeneinrichtung zwischen dem Steigleitungsabschnitt und dem Reservoir angeordnet.
Günstig ist es, wenn der Steigleitungsabschnitt zu einer bezogen auf die Gravitationsrichtung Horizontalen mindestens in einem Teilbereich quer ausgerichtet ist. Der Steigleitungsabschnitt ist fluidwirksam mit dem Verdampferabschnitt verbunden. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise erreichen, dass dampfförmiges Arbeitsfluid, welches in dem Verdampferabschnitt entsteht, in den Kondensatorabschnitt gefördert wird. Es ergibt sich ein konstruktiv einfacher und energetisch effektiver Aufbau der Wärmeübertragungsvorrichtung.
Das Arbeitsfluid, welches ein Phasenwechselmedium ist, ist oder umfasst mindestens eines der Folgenden: Wasser, Methanol, Ethanol. Auch andere Phasenwechselmedien sind möglich.
Bei einer Ausführungsform sind der Steigleitungsabschnitt und der Verdampferabschnitt mindestens in einem Teilbereich parallel zueinander ausgerichtet. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau der Wärmeübertragungsvorrichtung mit geringem Platzbedarf. Es ergibt sich eine effektive Strömungsführung.
Es ist dabei möglich, dass mindestens ein Teilbereich des Steigleitungsabschnitts innerhalb mindestens eines Teilbereichs des Verdampferabschnitts angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau. Ein Rohr des Verdampferabschnitts kann ein Rohr des Steigleitungsabschnitts aufnehmen.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind der Steigleitungsabschnitt und der Verdampferabschnitt getrennt voneinander und/oder beabstandet zueinander und/oder der Steigleitungsabschnitt ist beabstandet zu der Wärmequelle angeordnet. Dadurch lässt sich beispielsweise der thermische Isolierungsaufwand für den Steigleitungsabschnitt gering halten.
Bei einer Ausführungsform ist an der Strömungsführungseinrichtung zwischen dem Steigleitungsabschnitt und dem Verdampferabschnitt ein Regelventil angeordnet, welches insbesondere als Regelventil zur Mengenregelung ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine effektive Mengenregelung. Beispielsweise lässt sich durch eine Pumpe ein Betriebspunkt bezüglich der Mengenförderung einstellen, und durch das Regelventil lässt sich die Menge an in der Strömungsführungseinrichtung gefördertem Arbeitsfluid einstellen bzw. regeln. Dadurch wiederum lässt sich auf effektive Weise der Wärmestrom für die Übertragung von der Wärmequelle zu der Wärmesenke effektiv einstellen bzw. regeln.
Bei einer Ausführungsform ist die Wärmequelle ein Wärmespeicher und insbesondere ein Latent-Wärmespeicher. Es lässt sich dann effektiv Wärme an Arbeitsfluid in dem Verdampferabschnitt übertragen. Insbesondere lässt sich auf effektive Weise Wärme aus dem Wärmespeicher auskoppeln.
Es ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Verdampferabschnitt durch den Wärmespeicher geführt ist oder an den Wärmespeicher grenzt. Dadurch lässt sich auf einfache Weise durch das Arbeitsfluid Wärme in der Wärmequelle aufnehmen, und es lässt sich flüssiges Arbeitsfluid verdampfen.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Strömungsführungseinrichtung einen Rücklaufabschnitt, welcher insbesondere flüssiges Arbeitsfluid führt. Es lässt sich dadurch flüssiges Arbeitsfluid, welches aus dem Steigleitungsabschnitt stammt, an dem Verdampferabschnitt vorbeiführen. Dadurch lässt sich eine effektive Mengenregelung erreichen. Es lässt sich beispielsweise auf einfache Weise auch ein Arbeitsdruck in der Strömungsführungseinrichtung einstellen. Der Rücklaufabschnitt bildet einen Bypass-Abschnitt zur Umgehung des Verdampferabschnitts.
Insbesondere ist es günstig, wenn dem Rücklaufabschnitt ein Regelventil zugeordnet ist, welches insbesondere als Druck-Regelventil ausgebildet ist. Es lässt sich so auf effektive Weise ein Betriebsdruck in der Strömungsführungseinrichtung einstellen.
Es ist weiterhin günstig, wenn die Strömungsführungseinrichtung eine Abzweigung umfasst, an welche eingangsseitig der Steigleitungsabschnitt angeschlossen ist und ausgangsseitig der Verdampferabschnitt und der Rücklaufabschnitt angeschlossen sind. Es lässt sich so auf einfache Weise ein Bypass-Abschnitt realisieren, über den flüssiges Arbeitsfluid, welches aus dem Steigleitungsabschnitt stammt, an dem Verdampferabschnitt vorbei gefördert werden kann.
Für eine effektive Wärmeübertragung an Arbeitsfluid in dem Verdampferabschnitt ist es vorteilhaft, wenn dem Verdampferabschnitt eine wärmeübertragende Struktur zugeordnet ist, welche insbesondere von Arbeitsfluid durchströmt oder umströmt ist. Die wärmeübertragende Struktur vergrößert insbesondere die Oberfläche, über welche Wärmekontakt zwischen einer Wandung des Verdampferabschnitts und dem Arbeitsfluid erreicht wird. Weiterhin kann diese Struktur zur gerichteten Fluidführung in dem Verdampferabschnitt dienen. Sie kann die Keimbildung durch entsprechende Oberflächenausbildung begünstigen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke mittels eines Arbeitsfluids, welches ein Phasenwechselmedium ist, bereitgestellt, bei dem flüssiges Arbeitsfluid in einem Steigleitungsabschnitt zu einem Verdampferabschnitt gefördert wird, welcher thermisch an die Wärmequelle angekoppelt ist, flüssiges Arbeitsfluid in dem Verdampferabschnitt verdampft wird, und dampfförmiges Arbeitsfluid einem Kondensatorabschnitt zugeführt wird, welcher thermisch an die Wärmesenke gekoppelt ist, wobei das Arbeitsfluid in dem Kondensatorabschnitt kondensiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung erläuterten Vorteile auf.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren an der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführen bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreiben.
Es ist vorteilhaft, wenn das Arbeitsfluid in einem geschlossenen Kreislauf durch mindestens eine Pumpe befördert wird. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise ein geschlossener Kreislauf realisieren. Flüssiges Arbeitsfluid lässt sich entgegen der Gravitationsrichtung in dem Steigleitungsabschnitt nach oben befördern. Dampfförmiges Arbeitsfluid lässt sich auf einfache Weise von dem Verdampferabschnitt dem Kondensatorabschnitt zuführen.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung;
4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung, welche in 1 schematisch gezeigt und mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Wärmequelle 12 und eine Wärmesenke 14. Die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 dient dazu, Wärme von der Wärmequelle 12 abzuführen und dabei an die Wärmesenke 14 abzugeben. Die Wärmequelle 12 ist auf einem höheren Temperaturniveau als die Wärmesenke 14.
Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die Wärmequelle 12 ein Temperaturniveau aufweist, oder mehrere unterschiedliche Temperaturniveaus aufweist.
Die Wärmequelle 12 kann einen konstanten Energieinhalt oder unterschiedliche Energieinhalte aufweisen.
Wie untenstehend noch näher erläutert wird, ist ein Beispiel für eine Wärmequelle 12 ein Wärmespeicher wie beispielsweise ein Latent-Wärmespeicher.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung umfasst eine Strömungsführungseinrichtung 16, in welcher ein Arbeitsfluid strömt. Die Strömungsführungseinrichtung 16 umfasst eine oder mehrere Leitungen. An der Strömungsführungseinrichtung 16 strömt das Arbeitsfluid in einem geschlossenen Kreislauf von einem Bereich, welcher in thermischem Kontakt mit der Wärmequelle 12 steht, zu einem Bereich, welcher in thermischem Kontakt mit der Wärmesenke 14 steht, und von dem Bereich, welcher in thermischem Kontakt mit der Wärmesenke 14 steht, zu dem Bereich, welcher in thermischem Kontakt mit der Wärmequelle 12 steht.
Die Strömungsführungseinrichtung 16 ist ein Leitungssystem bzw. Rohrsystem.
Das Arbeitsfluid ist ein Phasenwechselmedium, welches seine Phase (flüssigdampfförmig) wechseln kann. Beispiele für solche Arbeitsfluide sind Wasser, Methanol, Ethanol.
Die Strömungsführungseinrichtung 16 weist einen Verdampferabschnitt 18 auf. Der Verdampferabschnitt 18 steht in thermischem Kontakt mit der Wärmequelle 12. Die Wärmequelle 12 überträgt Wärme auf den Verdampferabschnitt 18 und dabei dann auf Arbeitsfluid, welches in den Verdampferabschnitt 18 strömt. Diese Wärmeübertragung ist in 1 durch die Pfeile mit dem Bezugszeichen 20 angedeutet.
An dem Verdampferabschnitt 18 wird aus flüssigem Arbeitsfluid dampfförmiges Arbeitsfluid erzeugt, wobei die Wärmesenke 14 die dazu notwendige thermische Energie liefert.
An dem Verdampferabschnitt 18 kann eine wärmeübertragende Struktur angeordnet sein, welche von Arbeitsfluid durchströmt ist bzw. an welcher Arbeitsfluid vorbeiströmt. Die wärmeübertragende Struktur, welche in 1 mit dem Bezugszeichen 22 angedeutet ist, dient dazu, eine vergrößerte Kontaktoberfläche an dem Verdampferabschnitt 18 für das Arbeitsfluid zur besseren Wärmeaufnahme bereitzustellen. Sie kann auch zur definierten Fluidführung dienen. Weiterhin kann sie zur Keimbildung für Dampf dienen. Die wärmeübertragende Struktur 22 ist beispielsweise als Gitterstruktur ausgebildet. Es ist beispielsweise auch möglich, dass die wärmeübertragende Struktur 22 eine große Struktur ist, welche von Arbeitsfluid durchströmbar ist. Beispielsweise umfasst die wärmeübertragende Struktur 22 auch Rippen, eine oder mehrere Wendeln oder einen durchströmbaren Schaum zur Vorbeiströmung von Arbeitsfluid.
Die Strömungsführungseinrichtung 16 umfasst ferner einen Steigleitungsabschnitt 24. In dem Steigleitungsabschnitt 24 wird flüssiges Arbeitsfluid befördert und dabei dann dem Verdampferabschnitt 18 zugeführt.
Der Steigleitungsabschnitt 24 ist mindestens in einem Teilbereich quer zu einer Horizontalen 26 ausgerichtet. Die Horizontale 26 ist dabei bezogen auf die Schwerkraftrichtung g.
Bei einer mobilen Anwendung kann die Ausrichtung veränderlich sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Steigleitungsabschnitt 24 parallel zur Schwerkraftrichtung g ausgerichtet.
Der Strömungsführungseinrichtung 16 ist eine Pumpeneinrichtung mit mindestens einer Pumpe 28 zugeordnet. Die Pumpe 28 dient zur Förderung von Arbeitsfluid in der Strömungsführungseinrichtung 16. Insbesondere ist die Pumpe 28 so angeordnet und ausgebildet, dass in dem Steigleitungsabschnitt 24 flüssiges Arbeitsfluid entgegen der Schwerkraftrichtung g befördert werden kann. Über die Pumpe 28 kann der Fluidmassenstrom des in der Strömungsführungseinrichtung 16 in dem Kreislauf strömenden Arbeitsfluids eingestellt werden. Damit kann auch der geförderte Wärmestrom eingestellt werden.
Die Strömungsführungseinrichtung 16 umfasst ferner einen Kondensatorabschnitt 30. Der Kondensatorabschnitt 30 ist thermisch wirksam an die Wärmesenke 14 gekoppelt. Arbeitsfluid, welches in den Kondensatorabschnitt 30 strömt, kann Wärme an die Wärmesenke 14 abgeben. Dies ist in 1 durch die Pfeile mit dem Bezugszeichen 32 angedeutet. Arbeitsfluid, welches den Kondensatorabschnitt 30 durchströmt, kondensiert dort, das heißt in den Kondensatorabschnitt 30 wird dampfförmiges Arbeitsfluid eingekoppelt und flüssiges Arbeitsfluid ausgekoppelt.
Die Pumpe 28 ist bezogen auf eine Strömungsrichtung 34 für Arbeitsfluid in der Strömungsführungseinrichtung 16 insbesondere zwischen dem Kondensatorabschnitt 30 und dem Steigleitungsabschnitt 24 angeordnet.
Bei einer Ausführungsform ist zwischen dem Verdampferabschnitt 18 und dem Kondensatorabschnitt 30 eine Verbindungsabschnitt 36 angeordnet. Der Verbindungsabschnitt 36 der Strömungsführungseinrichtung 16 verbindet dabei den Verdampferabschnitt 18 mit dem Kondensatorabschnitt 30, das heißt über ihn wird dampfförmiges Arbeitsfluid dem Kondensatorabschnitt 30 (welcher an die Wärmesenke 14 thermisch gekoppelt ist) zugeführt.
Insbesondere ist der Verbindungsabschnitt 36 so angeordnet, dass er keinen besonderen thermischen Einfluss aufweist; dampfförmiges Arbeitsfluid, welches in dem Verdampferabschnitt 18 erzeugt wurde, durchströmt als dampfförmiges Medium den Verbindungsabschnitt 36 ohne Kondensation.
Bei einer Ausführungsform (1) ist der Steigleitungsabschnitt 24 innerhalb des Verdampferabschnitts 18 angeordnet. Der Verdampferabschnitt 18 umfasst ein erstes Rohr 38. Der Steigleitungsabschnitt 24 umfasst ein zweites Rohr 40. Das zweite Rohr 40 ist innerhalb des ersten Rohrs 38 positioniert und dabei insbesondere koaxial mit dem ersten Rohr 38 ausgebildet.
Zwischen dem zweiten Rohr 40 und dem ersten Rohr 38 ist ein Ringraum 42 gebildet. Der Ringraum 42 ist beispielsweise ein Kreis-Ringraum. Er kann auch anderen Formen aufweisen. Dieser Ringraum 42 ist Teil des Verdampferabschnitts 18; in dem Ringraum 42 wird aus flüssigem Arbeitsfluid dampfförmiges Arbeitsfluid durch thermische Kopplung an die Wärmequelle 12 erzeugt.
Es ist dabei ein Überströmungsabschnitt 44 vorgesehen, über welchen ein Innenraum des zweiten Rohrs 40 mit dem Ringraum 42 verbunden ist. Über den Überströmungsabschnitt 44 kann flüssiges Arbeitsfluid aus dem zweiten Rohr 40 in den Ringraum 42 strömen.
Bei einer Ausführungsform ist ein Reservoir 45 vorgesehen. Dieses Reservoir 45 ist zwischen dem Kondensatorabschnitt 30 und der Pumpe 28 angeordnet. In dem Reservoir 45 ist Phasenwechselmedium und insbesondere flüssiges Phasenwechselmedium aufgenommen. Es dient als Pufferspeicher, um insbesondere eine ausreichende Menge an Phasenwechselmedium in der Strömungsführungseinrichtung zu halten. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Kondensatorabschnitt 30 das Reservoir 45 speist.
Das Reservoir 45 wird von dem Kondensatorabschnitt 30 gespeist und die Pumpe 28 fördert das Arbeitsfluid in den Verdampferabschnitt 18 über den Steigleitungsabschnitt 24.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung funktioniert wie folgt:

Durch die Pumpe 28 wird flüssiges Arbeitsfluid gefördert. Das flüssige Arbeitsfluid wird durch den Verdampferabschnitt 18 bereitgestellt. Die Pumpe 28 pumpt das flüssige Arbeitsfluid durch den Steigleitungsabschnitt 24 entgegen der Gravitationsrichtung g. Von dem Steigleitungsabschnitt 24 tritt flüssiges Arbeitsfluid in dem Verdampferabschnitt 18. Dieser ist thermisch an die Wärmequelle 12 gekoppelt. Es wird in dem Verdampferabschnitt 18 aus dem flüssigen Arbeitsfluid dampfförmiges Arbeitsfluid erzeugt. Dieses strömt in den Verdampferabschnitt 18 und von dem Verbindungsabschnitt 36 in den Kondensatorabschnitt 30. Der Kondensatorabschnitt 30 ist an die Wärmesenke 14 thermisch gekoppelt. Das dampfförmige Arbeitsfluid kondensiert in dem Kondensatorabschnitt 30.

Es ist beispielsweise (aber nicht zwingend) vorgesehen, dass der Kondensatorabschnitt 30 auf einem niedrigeren Gravitationspotential liegt als der Verdampferabschnitt 18. Es lässt sich dadurch dampfförmiges Arbeitsfluid, welches in dem Verdampferabschnitt 18 entsteht, gravitationsgetrieben dem Kondensatorabschnitt 30 zuführen.
Das Arbeitsfluid trägt Wärme von dem Verdampferabschnitt 18 in den Kondensatorabschnitt 30 und damit von der Wärmequelle 12 zu der Wärmesenke 14. Es erfolgt eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle 12 zu der Wärmesenke 14.
Durch die Pumpe 28 lässt sich der Fluidmassenstrom des Arbeitsfluids in der Förderung durch die Strömungsführungseinrichtung 16 einstellen. Damit lässt sich auch der „geförderte“ Wärmestrom, das heißt der Wärmestrom, welcher von der Wärmequelle 12 zu der Wärmesenke 14 übertragen wird, einstellen.
In dem Verdampferabschnitt 18 kann das über den Überströmungsabschnitt 24 eintretende flüssige Arbeitsfluid vollständig oder teilweise verdampft werden. Bei kleinen Wärmeströmen kann unter Umständen auch keine Verdampfung stattfinden.
Bei einer Ausführungsform ist die Wärmesenke 14 an einen Sekundärkreislauf angeschlossen. Dieser kann beispielsweise über einen Wärmeübertrager mit der Wärmeübertragungsvorrichtung 10 in thermischem Kontakt stehen.
Erfindungsgemäß wird eine Wärmeübertragungsvorrichtung 10 zur Übertragung eines „Wärmestroms“ von der Wärmequelle 12 zu der Wärmesenke 14 bereitgestellt, welcher eine energetisch effiziente Fluidführung aufweist. Die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 lässt sich bezüglich der Fluidführung kompakt ausbilden. Es ergibt sich eine hohe Wärmeübertragungsrate aufgrund des Phasenwechsels des Arbeitsfluids. Der Wärmetransport von der Wärmequelle 12 zu der Wärmesenke 14 lässt sich über die Pumpe 28 variabel einstellen bzw. regeln. Die Wärmequelle 12 muss nur geringfügig modifiziert werden, um die Wärmeübertragung von der Wärmequelle 12 zu der Wärmesenke 14 zu ermöglichen. Dadurch ist nur ein geringer Eingriff in ein Design der Wärmequelle 12 bzw. in eine Effektivität der Wärmequelle 12 (welche beispielsweise ein Wärmespeicher ist) notwendig.
Grundsätzlich lässt sich die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 auch mit wechselnden Temperaturen bezogen auf die Wärmequelle 12 betreiben, wobei diese Temperaturen beispielsweise im Bereich zwischen 100°C und 600°C liegen. Es ergibt sich ein einstellbarer bzw. regelbarer Wärmeaustrag und damit eine definierte Wärmeleistung. Insbesondere ist ein Betrieb bei einem optimalen Betriebspunkt für die Verdampfung im Verdampferabschnitt 18 möglich.
Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 10 ist der Verdampferabschnitt 18 innerhalb (mindestens teilweise) des Steigleitungsabschnitts 24 angeordnet. Es besteht ein direkter Kontakt zwischen dem Steigleitungsabschnitt 24 und dem Verdampferabschnitt 18.
Es kann auch ein direkter thermischer Kontakt des Steigleitungsabschnitts 24 mit der Wärmequelle 12 bestehen. Arbeitsfluid steigt dann (außen) in direktem thermischen Kontakt mit der Wärmequelle 12 nach oben.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Verdampferabschnitt 18 neben dem Steigleitungsabschnitt 24 angeordnet, wobei ein direkter Kontakt des Steigleitungsabschnitts 24 mit einer Wandung des Verdampferabschnitts 18 vorliegt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung, welches schematisch in 2 gezeigt und dort mit 46 bezeichnet ist, ist grundsätzlich gleich ausgebildet wie die Wärmeübertragungsvorrichtung 10.
Die Wärmequelle 12 ist durch einen Wärmespeicher 48 gebildet. Der Wärmespeicher 48 nimmt ein Speichermedium 50 auf und ist beispielsweise als Latent-Wärmespeicher ausgebildet, wobei das Speichermedium 50 dann ein (Wärmespeicher-) Phasenwechselmedi um ist.
Der Verdampferabschnitt 18 ist ganz oder teilweise innerhalb des Wärmespeichers 48 positioniert. Ferner ist mindestens ein Teilbereich des Steigleitungsabschnitts 24 in dem Wärmespeicher 48 positioniert. Es lässt sich dadurch effektiv Wärme von der Wärmequelle 12 (von dem Speichermedium 50 im Wärmespeicher 48) auf das Arbeitsfluid übertragen.
Ansonsten ist die Wärmeübertragungsvorrichtung 46 gleich ausgebildet wie die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 und funktioniert auf die gleiche Art und Weise.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung, welche in 3 schematisch gezeigt und mit 52 bezeichnet ist, umfasst die Strömungsführungseinrichtung 16 einen Verdampferabschnitt 54, welcher thermisch an die Wärmequelle 12 gekoppelt ist, wobei die Wärmequelle 12 beispielsweise ein Wärmespeicher 18 ist.
Die Strömungsführungseinrichtung 16 umfasst ferner einen Steigleitungsabschnitt 56. Dieser Steigleitungsabschnitt 56 ist nicht thermisch an die Wärmequelle 12 gekoppelt.
Bei einer Ausführungsform ist der Steigleitungsabschnitt 56 parallel zu dem Verdampferabschnitt 54 ausgerichtet.
Insbesondere ist der Verdampferabschnitt 54 in dem Wärmespeicher 48 geführt, und der Steigleitungsabschnitt 56 ist außerhalb des Wärmespeichers 48 geführt.
Der Steigleitungsabschnitt 56 und der Verdampferabschnitt 54 sind durch einen Verbindungsabschnitt 58 verbunden. Über den Verbindungsabschnitt 58 wird aus dem Steigleitungsabschnitt 56 flüssiges Arbeitsfluid dem Verdampferabschnitt 54 zugeführt.
An dem Verbindungsabschnitt 58 ist ein Regelventil 60 angeordnet. Über dieses Regelventil 60, welches insbesondere zur Mengenregelung ausgebildet ist, lässt sich die Fluidmenge einstellen, welche von dem Steigleitungsabschnitt 56 dem Verdampferabschnitt 54 zugeführt wird. Das Regelventil 60 ist beispielsweise als Proportionalventil ausgebildet oder als Ventil bezüglich ein/aus (keine Sperrung/Sperrung).
An dem Steigleitungsabschnitt 56 sitzt eine Pumpe 62. Diese Pumpe 62 stellt im Betrieb einen notwendigen Arbeitsdruck bereit.
Zwischen dem Verdampferabschnitt 54 und dem Steigleitungsabschnitt 56 ist ein Kondensatorabschnitt 64 angeordnet, welcher an die Wärmesenke 14 thermisch gekoppelt ist.
Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 52 wird außerhalb des Wärmespeichers 48 flüssiges Arbeitsfluid durch die Pumpe 62 in dem Steigleitungsabschnitt 56 nach oben entgegen der Schwerkraftrichtung g gefördert, durchströmt dann den Verbindungsabschnitt 58 und wird von oben her (bezogen auf die Schwerkraftrichtung g) dem Verdampferabschnitt 54 zugeführt. Bei der Durchströmung des Verdampferabschnitts 54 durchströmt das Arbeitsfluid den Wärmespeicher 48. Das Arbeitsfluid verdampft vollständig oder teilweise. An dem Kondensatorabschnitt 64 kondensiert das Arbeitsfluid in flüssiges Arbeitsfluid.
Es lässt sich dadurch, wie oben bereits beschrieben, Wärme von der Wärmequelle 12 zu der Wärmesenke 14 übertragen.
Ansonsten funktioniert die Wärmeübertragungsvorrichtung 52 wie oben anhand der Wärmeübertragungsvorrichtungen 10 und 46 beschrieben.
Ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung, welche in 4 schematisch gezeigt und dort mit 66 bezeichnet ist, umfasst einen Steigleitungsabschnitt 68, an welchem eine Pumpe 70 angeordnet ist.
Der Steigleitungsabschnitt 68 ist parallel zur Schwerkraftrichtung g ausgerichtet. Über die Pumpe 70 lässt sich an dem Steigleitungsabschnitt 68 flüssiges Arbeitsfluid entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben befördern.
Eine entsprechende Strömungsführungseinrichtung 16 mit dem Steigleitungsabschnitt 68 weist einen Verdampferabschnitt 72 auf. Dieser ist an eine Wärmequelle 12 thermisch gekoppelt und beispielsweise durch einen Wärmespeicher 48 durchgeführt.
Wie bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 46 sind der Steigleitungsabschnitt 68 und der Verdampferabschnitt 72 getrennt voneinander; insbesondere ist der Steigleitungsabschnitt 68 außerhalb des Wärmespeichers 48 positioniert.
Die Strömungsführungseinrichtung 16 umfasst einen Verbindungsabschnitt 74, über welchen fluidwirksam der Steigleitungsabschnitt 68 mit dem Verdampferabschnitt 72 verbunden ist.
An dem Verbindungsabschnitt 74 sitzt eine Abzweigung 76. Diese hat einen ersten Eingang 78, an welchen der Verbindungsabschnitt 74 angeschlossen ist und über welchen eine fluidwirksame Verbindung mit dem Steigleitungsabschnitt 68 hergestellt ist. An dem ersten Eingang 78 kann flüssiges Arbeitsfluid einströmen.
Die Abzweigung 76 umfasst ferner einen ersten Ausgang 80. Dieser steht in fluidwirksamer Verbindung mit dem Verdampferabschnitt 72. Über den ersten Ausgang 80 kann aus dem Steigleitungsabschnitt 68 flüssiges Arbeitsfluid dem Verdampferabschnitt 72 zugeführt werden.
Bei einer Ausführungsform ist zwischen dem ersten Ausgang 80 und dem Verdampferabschnitt 72 ein Regelventil 82 angeordnet. Dieses Regelventil 82 ist insbesondere zur Mengenregelung ausgebildet. Es ist beispielsweise eine Proportionaleinstellung eines Fluidmassenstroms möglich bzw. es ist eine Ein-/ Aus-Stellung (Nichtsperrung/Sperrung) realisiert.
Über das Regelventil 82 lässt sich die Menge an Arbeitsfluid, welche dem Verdampferabschnitt 72 zugeführt wird, einstellen. Die Pumpe 70 wird in einem entsprechenden Arbeitspunkt betrieben.
Die Abzweigung 76 weist einen zweiten Ausgang 84 auf. An den zweiten Ausgang 84 ist ein Rücklaufabschnitt 86 angeschlossen.
Die Strömungsführungseinrichtung 16 umfasst einen Kondensatorabschnitt 88. An dem Kondensatorabschnitt 88 sitzt thermisch gekoppelt an die Wärmesenke 14 oder nicht gekoppelt an die Wärmesenke 14 eine Abzweigung 90. Diese Abzweigung 90 hat einen ersten Eingang 92. Der Rücklaufabschnitt 86 ist über den ersten Eingang 92 an die Abzweigung 90 und damit an den Kondensatorabschnitt 88 angeschlossen.
Die Abzweigung 90 hat ferner einen zweiten Eingang 94. Über den zweiten Eingang 94 ist der Verdampferabschnitt 72 an den Kondensatorabschnitt 88 angeschlossen.
Weiterhin weist die Abzweigung 90 einen Ausgang 96 auf. An den Ausgang 96 ist eine Leitung angeschlossen, welche den Verdampferabschnitt 72 bildet oder zu dem Verdampferabschnitt führt.
An dem Rücklaufabschnitt 86 ist ein Regelventil 98 angeschlossen, welches insbesondere zur Druckeinstellung ausgebildet ist. Über dieses Regelventil 98 lässt sich ein Vordruck im System der Strömungsführungseinrichtung 16 einstellen.
Der Rücklaufabschnitt 86 dient zur Förderung von überschüssigem flüssigen Arbeitsfluid. Über den Rücklaufabschnitt 86 ist ein Bypass-Abschnitt bereitgestellt, über den flüssiges Arbeitsfluid an dem Verdampferabschnitt 72 vorbeigeführt werden kann.
Dieses flüssige Arbeitsfluid wird an der Abzweigung 90 mit dampfförmigem Arbeitsfluid gemischt.
Ansonsten funktioniert die Wärmeübertragungsvorrichtung 66 wie oben anhand der Wärmeübertragungsvorrichtungen 10, 46 und 52 beschrieben.
Erfindungsgemäß werden eine Wärmeübertragungsvorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung zur Wärmeübertragung bereitgestellt, bei dem überschüssige Wärme geregelt von einer Wärmequelle 12 zu einer Wärmesenke 14 abgeführt werden kann. Eine entsprechende Wärmeübertragungsvorrichtung lässt sich beispielsweise in einem Kraftwerk oder im Zusammenhang mit einem Wärmespeicher einsetzen.
Bezugszeichenliste

10: Wärmeübertragungsvorrichtung (1. Ausführungsform)
12: Wärmequelle
14: Wärmesenke
16: Strömungsführungseinrichtung
18: Verdampferabschnitt
20: Wärmeübertragung
22: wärmeübertragende Struktur
24: Steigleitungsabschnitt
26: Horizontale
28: Pumpe
30: Kondensatorabschnitt
32: Wärmeübertragung
34: Strömungsrichtung
36: Verbindungsabschnitt
38: erstes Rohr
40: zweites Rohr
42: Ringraum
44: Überströmungsabschnitt
45: Reservoir
46: Wärmeübertragungsvorrichtung (2. Ausführungsform)
48: Wärmespeicher
50: Speichermedium
52: Wärmeübertragungsvorrichtung (3. Ausführungsform)
54: Verdampferabschnitt
56: Steigleitungsabschnitt
58: Verbindungsabschnitt
60: Regelventil
62: Pumpe
64: Kondensatorabschnitt
66: Wärmeübertragungsvorrichtung (4. Ausführungsform)
68: Steigleitungsabschnitt
70: Pumpe
72: Verdampferabschnitt
74: Verbindungsabschnitt
76: Abzweigung
78: erster Eingang
80: erster Ausgang
82: Regelventil
84: zweiter Ausgang
86: Rücklaufabschnitt
88: Kondensatorabschnitt
90: Abzweigung
92: erster Eingang
94: zweiter Eingang
96: Ausgang
98: Regelventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6990816 B1 [0003]
DE 102015011866 A1 [0004]
US 8109325 B2 [0005]
DE 102009049196 A1 [0006]

Claims

Wärmeübertragungsvorrichtung, umfassend eine Wärmequelle (12), eine Wärmesenke (14), eine Strömungsführungseinrichtung (16) für ein Arbeitsfluid, wobei das Arbeitsfluid ein Phasenwechselmedium ist, wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) einen Verdampferabschnitt (18; 54; 72) für das Arbeitsfluid aufweist, welcher thermisch an die Wärmequelle (12) gekoppelt ist und in welchem flüssiges Arbeitsfluid verdampfbar ist, wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) einen Kondensatorabschnitt (30; 64; 88) für Arbeitsfluid aufweist, welcher thermisch an die Wärmesenke (14) gekoppelt ist und in dem dampfförmiges Arbeitsfluid kondensierbar ist, wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) einen Steigleitungsabschnitt (24; 56; 68) aufweist, welcher bezogen auf eine Strömungsrichtung (34) von Arbeitsfluid zwischen dem Kondensatorabschnitt (30; 64; 88) und dem Verdampferabschnitt (18; 54; 72) angeordnet ist, und wobei die Strömungsführungseinrichtung (16) Arbeitsfluid in einem Kreislauf führt.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf für Arbeitsfluid geschlossen ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpeneinrichtung (28; 62; 70) zur Förderung von Arbeitsfluid in der Strömungsführungseinrichtung (16) an die Strömungsführungseinrichtung (16) angeschlossen ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung (28; 62; 70) eine Pumpe umfasst, welche an den Steigleitungsabschnitt (24; 56; 68) angeschlossen ist und insbesondere bezogen auf die Strömungsrichtung (34) des Arbeitsfluids nachfolgend dem Kondensatorabschnitt (30; 64; 88) angeordnet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (28; 62; 70) bezogen auf die Strömungsrichtung (34) des Arbeitsfluids dem Steigleitungsabschnitt (24; 56; 68) vorgeschaltet ist und insbesondere zwischen dem Kondensatorabschnitt (30; 64; 88) und dem Steigleitungsabschnitt (24; 56; 68) angeordnet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Reservoir (45), welches an der Strömungsführungseinrichtung (16) angeordnet ist und insbesondere zwischen einer Pumpeneinrichtung (28; 62; 70) und dem Kondensatorabschnitt (30; 64; 88) angeordnet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigleitungsabschnitt (24; 56; 68) zu einer bezogen auf die Gravitationsrichtung (g) Horizontalen (26) mindestens in einem Teilbereich quer ausgerichtet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid mindestens eines der Folgenden ist oder umfasst: Wasser, Methanol, Ethanol.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigleitungsabschnitt (24; 56; 68) und der Verdampferabschnitt (18; 54; 72) mindestens in einem Teilbereich parallel zueinander ausgerichtet sind.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilbereich des Steigleitungsabschnitts (24) innerhalb mindestens eines Teilbereichs des Verdampferabschnitts (18) angeordnet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigleitungsabschnitt (56; 68) und der Verdampferabschnitt (54; 72) getrennt voneinander sind und/oder beabstandet zueinander sind und/oder dass der Steigleitungsabschnitt (56; 68) beabstandet zu der Wärmequelle (12) angeordnet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Strömungsführungseinrichtung (16) zwischen dem Steigleitungsabschnitt (56) und dem Verdampferabschnitt (54) ein Regelventil (60) angeordnet ist, welches insbesondere als Regelventil (60) zur Mengenregelung ausgebildet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (12) ein Wärmespeicher (48) ist und insbesondere ein Latent-Wärmespeicher ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampferabschnitt (54; 72) durch den Wärmespeicher (48) geführt ist oder an den Wärmespeicher grenzt.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungseinrichtung (16) einen Rücklaufabschnitt (86) umfasst, welcher insbesondere flüssiges Arbeitsfluid führt.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rücklaufabschnitt (86) ein Regelventil (82) zugeordnet ist, welches insbesondere als Druck-Regelventil (82) ausgebildet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungseinrichtung (16) eine Abzweigung (76) umfasst, an welche eingangsseitig der Steigleitungsabschnitt (68) angeschlossen ist und ausgangsseitig der Verdampferabschnitt (72) und der Rücklaufabschnitt (86) angeschlossen sind.
Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdampferabschnitt (18; 54; 72) eine wärmeübertragende Struktur zugeordnet ist, welche insbesondere von Arbeitsfluid durchströmt oder umströmt ist.
Verfahren zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle (12) zu einer Wärmesenke (14) mittels eines Arbeitsfluids, welches ein Phasenwechselmedium ist, bei dem flüssiges Arbeitsfluid in einem Steigleitungsabschnitt (24) zu einem Verdampferabschnitt (18) gefördert wird, welcher thermisch an die Wärmequelle (12) angekoppelt ist, bei dem flüssiges Arbeitsfluid in dem Verdampferabschnitt (18) verdampft wird, und bei dem das dampfförmige Arbeitsfluid einem Kondensatorabschnitt (30) zugeführt wird, welcher thermisch an die Wärmesenke (14) gekoppelt ist, wobei das Arbeitsfluid in dem Kondensatorabschnitt (30) kondensiert.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid in einem geschlossenen Kreislauf durch mindestens eine Pumpe (28) befördert wird.