DE102021111238A1 - Sorption machine and method of operating same - Google Patents
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Abstract
Eine Sorptionsmaschine und ein Verfahren zum Betreiben dieser werden offenbart, wobei die Sorptionsmaschine mindestens einen Wärmeübertrager (100, 200) mit einer Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen aufweist, wobei jede Wärmeübertragerstruktur (101) der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen Folgendes aufweist: einen ersten Kanal (102) zum Bereitstellen eines Absorptionsbereichs (111) innerhalb des ersten Kanals (102), wobei in dem Absorptionsbereich (111) ein gasförmiges Kältemittel (110) von einem flüssigen Lösungsmittel (106) absorbiert werden kann, wobei der erste Kanal (102) einen Zuführabschnitt (104) aufweist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels (106) in den Absorptionsbereich (111), eine Düse (108), welche sich zumindest in den Zuführabschnitt (104) hinein erstreckt zum Einbringen des gasförmigen Kältemittels (110) in den Absorptionsbereich (111), einen zweiten Kanal (112), welcher zumindest einen Längsabschnitt des ersten Kanals (102) vollumfänglich umgibt zum Abführen von Wärme, die in dem Absorptionsbereich (111) erzeugt wird, mittels eines in dem zweiten Kanal (112) geführten Kühlmittels (114).A sorption machine and a method for operating it are disclosed, wherein the sorption machine has at least one heat exchanger (100, 200) with a plurality of heat exchanger structures, each heat exchanger structure (101) of the plurality of heat exchanger structures having the following: a first channel (102) for providing an absorption area (111) within the first channel (102), wherein in the absorption area (111) a gaseous refrigerant (110) can be absorbed by a liquid solvent (106), the first channel (102) having a feed section (104). for feeding the liquid solvent (106) into the absorption area (111), a nozzle (108) which extends at least into the feed section (104) for introducing the gaseous refrigerant (110) into the absorption area (111), a second channel (112), which completely surrounds at least one longitudinal section of the first channel (102) for discharging heat generated in the absorption area (111) by means of a coolant (114) guided in the second channel (112).
Description
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Sorptionsmaschine mit mindestens einem Wärmeübertrager und ein Verfahren zum Betreiben der Sorptionsmaschine.Various exemplary embodiments relate to a sorption machine with at least one heat exchanger and a method for operating the sorption machine.
Sorptionsmaschinen, wie beispielsweise Resorptionsmaschinen, können als Kälteanlagen zur Kälteerzeugung eingesetzt werden. Hierbei kann eine Sorptionsmaschine unter Anderem mindestens einen Wärmeübertrager aufweisen, welcher der Absorption von gasförmigen Kältemittel in flüssigem Lösungsmittel dient. Der Wärmeübertrager kann hierfür beispielsweise als Plattenwärmeübertrager ausgestaltet sein. Allerdings kann in Plattenwärmeübertragern ein starkes Konzentrationsgefälle von Lösungsmittel und Kältemittel auftreten (z.B. über die Breite des Plattenwärmeübertragers hinweg). Dies kann beispielsweise dazu führen, dass das gasförmige Kältemittel nicht vollständig in dem Lösungsmittel absorbiert wird und dadurch Kältemittel-Gasblasen durch den Plattenwärmeübertrager hindurchgeleitet werden, wodurch Wärmeübertragungsflächen nur teilweise ausgenutzt werden und folglich eine Leistung der Kälteanlage signifikant verringert wird. Dies kann zum Beispiel dadurch kompensiert werden, dass der Wärmeübertrager überdimensioniert ausgelegt wird. Allerdings führt dies neben einem erhöhten Platzbedarf auch zu erhöhten Kosten. Ferner sind Plattenwärmeübertrager nur eingeschränkt skalierbar, da eine Vergrößerung der Flächen der Platten zu einer unzureichenden Dispergierung des Kältemittels in dem Lösungsmittel über die Tiefe der Platten führt und da eine Anzahl der Platten herstellungsbedingt begrenzt ist. Daher kann es erforderlich sein, einen Wärmeübertrager für eine Sorptionsmaschine bereitzustellen, der eine erhöhte Effizienz der thermischen Leistung aufweist. Ferner kann es erforderlich sein, einen Wärmeübertrager für eine Sorptionsmaschine bereitzustellen, der eine Skalierung bis zu hohen thermischen Leistungen ermöglicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine Sorptionsmaschine mit mindestens einem Wärmeübertrager und ein Verfahren zum Betreiben der Sorptionsmaschine bereitgestellt, wobei der mindestens eine Wärmeübertrager eine erhöhte Effizienz der thermischen Leistung (z.B. Nennleistung) aufweist. Zum Beispiel kann bei einer gleichen Baugröße wie herkömmliche Wärmeübertrager die thermische Leistung des Wärmeübertragers gesteigert werden. Zum Beispiel kann mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Wärmeübertragern verringerten Baugröße die gleiche thermische Leistung erreicht werden. Ferner ermöglicht der Wärmeübertrager eine Skalierung der thermischen Leistung in einem weiten Leistungsspektrum, welches über das Leistungsspektrum herkömmlicher Kompaktanlagen hinausgeht, wie beispielsweise in einem Leistungsspektrum, das über 50 kW (z.B. über 60 kW, z.B. über 70 kW, z.B. über 80 kW hinausgeht).Sorption machines, such as resorption machines, can be used as refrigeration systems for refrigeration. Here, a sorption machine can have, among other things, at least one heat exchanger, which serves to absorb gaseous refrigerant in liquid solvent. For this purpose, the heat exchanger can be designed, for example, as a plate heat exchanger. However, in plate heat exchangers, a strong concentration gradient of solvent and refrigerant can occur (e.g. across the width of the plate heat exchanger). This can result, for example, in the gaseous refrigerant not being completely absorbed in the solvent and as a result refrigerant gas bubbles being conducted through the plate heat exchanger, as a result of which heat transfer surfaces are only partially utilized and consequently the performance of the refrigeration system is significantly reduced. This can be compensated for, for example, by oversizing the heat exchanger. However, this leads not only to an increased space requirement but also to increased costs. Furthermore, plate heat exchangers can only be scaled to a limited extent, since an increase in the surface area of the plates leads to insufficient dispersion of the refrigerant in the solvent over the depth of the plates, and since the number of plates is limited due to the manufacturing process. Therefore, it may be necessary to provide a heat exchanger for a sorption machine that has increased thermal output efficiency. Furthermore, it may be necessary to provide a heat exchanger for a sorption machine that allows scaling up to high thermal outputs.
According to various embodiments, a sorption machine with at least one heat exchanger and a method for operating the sorption machine are provided, wherein the at least one heat exchanger has an increased thermal output efficiency (eg nominal output). For example, the thermal output of the heat exchanger can be increased with the same size as conventional heat exchangers. For example, the same thermal output can be achieved with a smaller size compared to conventional heat exchangers. Furthermore, the heat exchanger enables the thermal output to be scaled over a wide output range, which goes beyond the output range of conventional compact systems, such as in a output range that exceeds 50 kW (e.g. more than 60 kW, e.g. more than 70 kW, e.g. more than 80 kW).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Sorptionsmaschine mit mindestens einem Wärmeübertrager bereitgestellt, wobei der mindestens eine Wärmeübertrager eine Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen aufweist, wobei jede Wärmeübertragerstruktur der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen Folgendes aufweist: einen ersten Kanal zum Bereitstellen eines Absorptionsbereichs innerhalb des ersten Kanals, wobei in dem Absorptionsbereich ein gasförmiges Kältemittel von einem flüssigen Lösungsmittel absorbiert werden kann; wobei der erste Kanal einen Zuführabschnitt aufweist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Absorptionsbereich; eine Düse, welche sich zumindest in den Zuführabschnitt hinein erstreckt zum Einbringen des gasförmigen Kältemittels in den Absorptionsbereich; einen zweiten Kanal, welcher zumindest einen Längsabschnitt des ersten Kanals vollumfänglich umgibt zum Abführen von Wärme, die in dem Absorptionsbereich erzeugt wird, mittels eines in dem zweiten Kanal geführten Kühlmittels. According to various embodiments, a sorption machine with at least one heat exchanger is provided, the at least one heat exchanger having a plurality of heat exchanger structures, each heat exchanger structure of the plurality of heat exchanger structures having the following: a first channel for providing an absorption area within the first channel, wherein in the absorption area a gaseous refrigerant can be absorbed by a liquid solvent; the first channel having a feed section for feeding the liquid solvent into the absorbing area; a nozzle extending at least into the supply section for introducing the gaseous refrigerant into the absorbing area; a second duct, which completely surrounds at least a longitudinal section of the first duct, for dissipating heat generated in the absorption region by means of a coolant guided in the second duct.
Anschaulich kann derart das gasförmige Kältemittel effizient von dem flüssigen Lösungsmittel absorbiert werden. Zum Beispiel kann eine feinere Dispergierung des Kältemittels in dem Lösungsmittel erreicht werden. Dies kann beispielsweise die Absorptionseffizienz des Wärmeübertragers erhöhen. Dies kann zum Beispiel die thermische Leistung der Sorptionsmaschine erhöhen.Clearly, the gaseous refrigerant can be efficiently absorbed by the liquid solvent in this way. For example, a finer dispersion of the refrigerant in the solvent can be achieved. This can, for example, increase the absorption efficiency of the heat exchanger. This can, for example, increase the thermal performance of the sorption machine.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum 3D-Drucken eines Wärmeübertragers bereitgestellt, wobei der Wärmeübertrager eine Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen aufweist, wobei jede Wärmeübertragerstruktur der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen Folgendes aufweist: einen ersten Kanal zum Bereitstellen eines Absorptionsbereichs innerhalb des ersten Kanals, wobei in dem Absorptionsbereich ein gasförmiges Kältemittel von einem flüssigen Lösungsmittel absorbiert werden kann; wobei der erste Kanal einen Zuführabschnitt aufweist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Absorptionsbereich; eine Düse, welche sich zumindest in den Zuführabschnitt hinein erstreckt zum Einbringen des gasförmigen Kältemittels in den Absorptionsbereich; einen zweiten Kanal, welcher zumindest einen Längsabschnitt des ersten Kanals vollumfänglich umgibt zum Abführen von Wärme, die in dem Absorptionsbereich erzeugt wird, mittels eines in dem zweiten Kanal geführten Kühlmittels.According to various embodiments, a method for 3D printing a heat exchanger is provided, the heat exchanger having a plurality of heat exchanger structures, each heat exchanger structure of the plurality of heat exchanger structures having the following: a first channel for providing an absorption area within the first channel, wherein in the absorption area a gaseous refrigerant can be absorbed by a liquid solvent; the first channel having a feed section for feeding the liquid solvent into the absorbing area; a nozzle extending at least into the supply section for introducing the gaseous refrigerant into the absorbing area; a second duct, which completely surrounds at least a longitudinal section of the first duct, for dissipating heat generated in the absorption region by means of a coolant guided in the second duct.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betreiben einer Sorptionsmaschine bereitgestellt, wobei die Sorptionsmaschine mindestens einen Wärmeübertrager aufweist, der eine Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen aufweist, wobei jede Wärmeübertragerstruktur der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen Folgendes aufweist: einen ersten Kanal zum Bereitstellen eines Absorptionsbereichs innerhalb des ersten Kanals, wobei in dem Absorptionsbereich ein gasförmiges Kältemittel von einem flüssigen Lösungsmittel absorbiert werden kann, wobei der erste Kanal einen Zuführabschnitt aufweist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Absorptionsbereich, eine Düse, welche sich zumindest in den Zuführabschnitt hinein erstreckt zum Einbringen des gasförmigen Kältemittels in den Absorptionsbereich; einen zweiten Kanal, welcher zumindest einen Längsabschnitt des ersten Kanals vollumfänglich umgibt zum Abführen von Wärme, die in dem Absorptionsbereich erzeugt wird, mittels eines in dem zweiten Kanal geführten Kühlmittels, wobei der mindestens eine Wärmeübertrager ferner einen Lösungsmittelverteilraum zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in die Zuführabschnitte der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen, einen Kältemittelverteilraum zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels in die Düsen der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen, und einen Kühlmittelverteilraum zum Zuführen des Kühlmittels in die zweiten Kanäle der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen; wobei die Sorptionsmaschine ferner eine Lösungsmittelzufuhr, die eingerichtet ist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Lösungsmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers, eine Kältemittelzufuhr, die eingerichtet ist zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels in den Kältemittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers, und eine Kühlmittelzufuhr, die eingerichtet ist zum Zuführen des Kühlmittels in den Kühlmittelverteilraum, aufweist; und wobei das Verfahren aufweist: Zuführen des gasförmigen Kältemittels in den Kältemittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels der Kältemittelzufuhr, Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Lösungsmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels der Lösungsmittelzufuhr derart, dass das flüssige Lösungsmittel in den ersten Kanälen aller Wärmeübertragerstrukturen in eine erste Richtung strömt, zumindest teilweises Absorbieren des gasförmigen Kältemittels in dem flüssigen Lösungsmittel in jedem Absorptionsbereich der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen, und Zuführen des Kühlmittels in den Kühlmittelverteilraum mittels der Kühlmittelzufuhr derart, dass das Kühlmittel in den zweiten Kanälen aller Wärmeübertragerstrukturen in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung strömt.According to various embodiments, a method for operating a sorption machine is provided, wherein the sorption machine has at least one heat exchanger, which has a plurality of heat exchanger structures, wherein each heat exchanger structure of the plurality of heat exchanger structures has the following: a first channel for providing an absorption area within the first channel, wherein in the absorption area a gaseous refrigerant can be absorbed by a liquid solvent, wherein the first duct has a supply section for supplying the liquid solvent into the absorption area, a nozzle which extends at least into the supply section for introducing the gaseous refrigerant into the absorption area; a second channel, which completely surrounds at least one longitudinal section of the first channel for dissipating heat generated in the absorption area by means of a coolant conducted in the second channel, the at least one heat exchanger also having a solvent distribution space for supplying the liquid solvent to the supply sections the plurality of heat transfer structures, a refrigerant plenum for supplying the gaseous refrigerant into the nozzles of the plurality of heat transfer structures, and a coolant plenum for supplying the coolant into the second channels of the plurality of heat transfer structures; wherein the sorption machine also has a solvent supply, which is set up for supplying the liquid solvent into the solvent distribution space of the at least one heat exchanger, a refrigerant supply, which is set up for supplying the gaseous refrigerant into the refrigerant distribution space of the at least one heat exchanger, and a coolant supply, which is set up for supplying the coolant into the coolant distribution space; and wherein the method comprises: feeding the gaseous refrigerant into the refrigerant distribution space of the at least one heat exchanger by means of the refrigerant supply, feeding the liquid solvent into the solvent distribution space of the at least one heat exchanger by means of the solvent supply in such a way that the liquid solvent in the first channels of all heat exchanger structures flows into a first direction flows, at least partially absorbing the gaseous refrigerant in the liquid solvent in each absorption region of the plurality of heat exchanger structures, and supplying the coolant into the coolant distribution space by means of the coolant supply such that the coolant in the second channels of all heat exchanger structures in a second direction opposite to the first direction flows.
Es zeigen
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1A bis1E jeweils eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers gemäß verschiedenen Ausführungsformen; -
2A bis2J jeweils technische Ansichten eines Wärmeübertragers gemäß verschiedenen Ausführungsformen; -
3 ein Modul mit drei Wärmeübertragern gemäß verschiedenen Ausführungsformen; -
4 eine schematische Darstellung einer Resorptionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen; -
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Sorptionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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1A until1E each a schematic representation of a heat exchanger according to different embodiments; -
2A until2y each technical views of a heat exchanger according to different embodiments; -
3 a module with three heat exchangers according to various embodiments; -
4 a schematic representation of a resorption machine according to various embodiments; -
5 a flowchart of a method for operating a sorption machine according to various embodiments.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings that form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced.
Unter dem Begriff Zuführen eines Fluids (z.B. eines Lösungsmittels, z.B. eines Kältemittels, z.B. eines Kühlmittels) in ein oder mehrere Elemente des Wärmeübertragers (z.B. ein Verteilraum, z.B. ein Kanal, etc.), wie hierin verwendet, wird ein Strömen des Fluids (z.B. ein Volumenstrom des Fluids) in die ein oder mehreren Elemente (z.B. in Hohlräume, welche durch die ein oder mehreren Elemente gebildet sind) hinein verstanden. Das Fluid kann ein Gas und/oder eine Flüssigkeit aufweisen oder daraus bestehen. Anschaulich kann das Fluid gasförmig sein, flüssig sein, oder eine Mischung davon.The term supplying a fluid (e.g. a solvent, e.g. a refrigerant, e.g. a coolant) into one or more elements of the heat exchanger (e.g. a plenum, e.g. a channel, etc.) as used herein means a flow of the fluid (e.g. a volume flow of the fluid) into the one or more elements (e.g. into cavities which are formed by the one or more elements). The fluid can include or consist of a gas and/or a liquid. Clearly, the fluid can be gaseous, liquid, or a mixture thereof.
Unter dem Begriff Abführen eines Fluids (z.B. eines Lösungsmittels, z.B. eines Kältemittels, z.B. eines Kühlmittels) aus ein oder mehreren Elementen des Wärmeübertragers (z.B. ein Verteilraum, z.B. ein Kanal, etc.), wie hierin verwendet, wird ein Strömen des Fluids (z.B. ein Volumenstrom des Fluids) aus den ein oder mehreren Elementen verstanden. Das Fluids kann ein Gas und/oder eine Flüssigkeit aufweisen oder daraus bestehen.The term removal of a fluid (e.g. a solvent, e.g. a refrigerant, e.g. a coolant) from one or more elements of the heat exchanger (e.g. a distribution space, e.g. a channel, etc.) as used herein means a flow of the fluid (e.g. a volume flow of the fluid) understood from the one or more elements. The fluid can include or consist of a gas and/or a liquid.
Der Begriff „Führen“ eines Fluids (z.B. eines Lösungsmittels, z.B. eines Kältemittels, z.B. eines Kühlmittels) in, zu oder aus ein oder mehreren Elementen des Wärmeübertragers (z.B. ein Verteilraum, z.B. ein Kanal, etc.) kann ein Strömen des Fluids (z.B. ein Volumenstrom des Fluids) in, zu oder aus den ein oder mehreren Elementen beschreiben.The term "carrying" a fluid (e.g. a solvent, e.g. a refrigerant, e.g. a coolant) into, to or from one or more elements of the heat exchanger (e.g. a distribution space, e.g. a duct, etc.) can mean a flow of the fluid (e.g. describe a volume flow of the fluid) in, to or from the one or more elements.
Wärmeübertrager, wie beispielsweise Plattenwärmeübertrager, Spiralwärmeübertrager und Membrankontaktorwärmeübertrager, werden in Sorptionsmaschinen (z.B. Resorptionsmaschinen) zum Beispiel als Absorber zur Absorption von gasförmigen Kältemittel in flüssigem Lösungsmittel eingesetzt. Allerdings führt in herkömmlichen Wärmeübertragern, insbesondere unter Verwendung von Plattenwärmeübertragern, Spiralwärmeübertragern und/oder Membrankontaktorwärmeübertragern, eine unvollständige Absorption des Kältemittels in dem Lösungsmittel zu einer Verringerung der Absorptionseffizienz. Ferner sind herkömmliche Wärmeübertrager, wie beispielsweise Plattenwärmeübertrager, Spiralwärmeübertrager und Membrankontaktorwärmeübertrager, (z.B. bauart- und herstellungsbedingt) nur eingeschränkt skalierbar. Dadurch können in diesen herkömmlichen Wärmeübertrager zum Beispiel thermische Leistungen (z.B. eine Kälteleistung) über 50 kW im Betrieb nicht erreicht werden. Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Sorptionsmaschine mit mindestens einem Wärmeübertrager und ein Verfahren zum Betreiben der Sorptionsmaschine, wobei der Wärmeübertrager eine erhöhte Absorptionseffizienz (der größenbezogenen thermischen Leistung) aufweist und eine Skalierung bis zu hohen thermischen Leistungen (z.B. größer als 50 kW) ermöglicht.Heat exchangers, such as plate heat exchangers, spiral heat exchangers and membrane contactor heat exchangers, are used in sorption machines (eg resorption machines), for example as absorbers for absorbing gaseous refrigerants in liquid solvents. However, in conventional heat exchangers, in particular using plate heat exchangers, spiral heat exchangers result and/or membrane contactor heat exchangers, incomplete absorption of the refrigerant in the solvent leads to a reduction in absorption efficiency. Furthermore, conventional heat exchangers, such as plate heat exchangers, spiral heat exchangers and membrane contactor heat exchangers, are only scalable to a limited extent (eg due to design and production). As a result, in these conventional heat exchangers, for example, thermal outputs (eg a cooling output) of more than 50 kW cannot be achieved during operation. Various exemplary embodiments relate to a sorption machine with at least one heat exchanger and a method for operating the sorption machine, the heat exchanger having increased absorption efficiency (the size-related thermal output) and scaling up to high thermal outputs (eg greater than 50 kW).
Der Wärmeübertrager 100 kann zum Beispiel ein Absorber (in manchen Aspekten auch als Absorbervorrichtung bezeichnet) der Sorptionsmaschine (z.B. ein Absorber einer Resorptionsmaschine) sein.The
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager 100 eine Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen aufweisen.
Der erste Kanal 102 kann eingerichtet sein zum Bereitstellen eines Absorptionsbereichs 111 innerhalb des ersten Kanals 102. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in dem Absorptionsbereich 111 ein gasförmiges Kältemittel 110 von dem flüssigen Lösungsmittel 106 absorbiert werden. Die Absorption des gasförmigen Kältemittels 110 von dem flüssigen Lösungsmittel 106 kann zum Beispiel zu einer Wärmeentwicklung führen. Anschaulich kann das gasförmige Kältemittel 110 von dem flüssigen Lösungsmittel 106 unter Wärmeabgabe absorbiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „gasförmig“, wie hierin verwendet, auch dampfförmig verstanden wird. Anschaulich kann zum Beispiel das gasförmige Kältemittel 110 dampfförmig sein.The
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Wärmeübertragerstruktur 101 derart eingerichtet sein, dass das flüssige Lösungsmittel 106 mittels des Zuführabschnitts 104 in den Absorptionsbereich 111 zugeführt werden kann. Anschaulich können der Zuführabschnitt 104 und der Absorptionsbereich 111 des ersten Kanals 102 fluidverbunden sein.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Wärmeübertragerstruktur 101 derart eingerichtet sein, dass das gasförmige Kältemittel 110 mittels der Düse 108 in den Absorptionsbereich 111 des ersten Kanals 102 eingebracht werden kann. Anschaulich kann die Düse 108 mit dem Absorptionsbereich 111 zumindest gasverbunden sein. Zum Beispiel können die Düse 108 und der Absorptionsbereich 111 fluidverbunden sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel Ammoniak und/oder Wasser aufweisen oder sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel ein Gemisch aus Ammoniak und Wasser aufweisen oder sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel einen Reinstoff oder ein Gemisch mit einer günstigen (z.B. großen) Verdampfungsenthalpie aufweisen oder sein.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Düse 108 und der Zuführabschnitt 104 derart eingerichtet sein, dass aufgrund einer Strömung des flüssigen Lösungsmittels 106 in dem Zuführabschnitt 104 das gasförmige Kältemittel 110 in den Absorptionsbereichs 111 gesaugt wird. Anschaulich kann das gasförmige Kältemittel 110 aus der Düse 108 in Richtung 118 in den Absorptionsbereichs 111 gesaugt werden. Anschaulich können der Zuführabschnitt 104 und die Düse 108 ein Ejektorprinzip verwirklichen.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Wärmeübertragerstruktur 101 einen zweiten Kanal 112 aufweisen. Der zweite Kanal 112 kann zum Abführen von Wärme eingerichtet sein. Zum Beispiel kann der zweite Kanal 112 zum Abführen von Wärme, die in dem Absorptionsbereich 111 erzeugt wird, eingerichtet sein. Der zweite Kanal 112 kann eingerichtet sein zum Abführen der Wärme mittels eines in dem zweiten Kanal 112 geführten Kühlmittels 114. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel 114 ein flüssiges Kühlmedium aufweisen oder sein. Das Kühlmittel 114 kann zum Beispiel Kühlwasser sein. Es wird verstanden, dass Kühlwasser destilliertes Wasser sein kann und/oder dass das Kühlwasser zusätzliche Chemikalien, wie beispielsweise als Korrosionsschutz und/oder zur Bekämpfung von Algen, aufweisen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel 114 ein festes Kühlmedium aufweisen oder sein. Das Kühlmittel 114 kann jede Art von Kühlmedium sein, das geeignet ist, Wärme abzuführen.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel 114 eine dem Zuführabschnitt 104 abgewandte Seite (in Richtung 118) des ersten Kanals 102 kontaktieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Kanal 112 einen Kühlmittelzuführabschnitt aufweisen zum Zuführen des Kühlmittels 114 in den zweiten Kanal 112. Der Kühlmittelzuführabschnitt des zweiten Kanals 112 kann die dem Zuführabschnitt 104 abgewandte Seite des ersten Kanals 102 kontaktieren.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Wärmeübertragerstruktur 101 derart eingerichtet sein, dass zugeführtes flüssiges Lösungsmittel 106 und zugeführtes gasförmiges Kältemittel 110 im Wesentlichen in die gleiche Richtung strömen können (z.B. in die Richtung 118). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Kanal 102 eingerichtet sein zum Abführen des flüssigen Lösungsmittel 106 und des in dem flüssigen Lösungsmittel 106 absorbierten gasförmigen Kältemittels 110. Im Folgenden wird das abgeführte flüssige Lösungsmittel 106, das das absorbierte gasförmige Kältemittel 110 aufweist, als kältemittelreiches Lösungsmittel 116 bezeichnet.According to various embodiments, the
Die Elemente des Wärmeübertrager 100 (bzw. des Wärmeübertragers 200, siehe
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Kanal 112 zumindest einen Längsabschnitt des ersten Kanals 102 (in Richtung 118) vollumfänglich umgeben. Dies kann eine Abfuhr der in dem Absorptionsbereich 111 erzeugten Wärme verbessern.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Kanal 102 rohrförmig mit kreisrundem oder n-eckigen Querschnitt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Kanal 112 rohrförmig mit kreisrundem oder n-eckigen Querschnitt sein. Zum Beispiel kann der zweite Kanal 112 koaxial zu dem ersten Kanal 102 angeordnet sein. Der Begriff „rohrförmig“, wie hierin verwendet, kann eine längserstreckte Form mit einer Wandung und einem von der Wandung in Radialrichtung (quer zur Längsrichtung) umschlossenen (z.B. vollumfänglich umschlossen) Hohlraum beschreiben. Die Radialrichtung eines rohrförmigen Kanals kann zum Beispiel quer (z.B. senkrecht) zu einer Strömungsrichtung eines Fluids, das in dem Kanal strömen kann, sein. Anschaulich kann zum Beispiel die Strömungsrichtung entlang einer Längsrichtung des Kanals sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Querschnitt eines rohrförmigen Kanals eine äußere Form, der von dem Hohlraum abgewandten Seite der Wandung, und eine innere Form, der dem Hohlraum zugewandten Seite der Wandung, aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die äußere Form von der inneren Form verschieden sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die äußere Form im Wesentlichen der inneren Form entsprechen. Zum Beispiel können die äußere Form des Querschnitts des ersten Kanals 102 und die innere Form des Querschnitts des ersten jeweils eine Kreisform aufweisen. Anschaulich kann der erste Kanal 102 in diesem Beispiel einen Kreisring als Querschnittsfläche aufweisen. Die Formen des Querschnitts des ersten Kanals 102 und/oder die Formen des Querschnitts des zweiten Kanals 112 können eine der folgenden Formen aufweisen: einen Kreis, ein Quadrat, ein Rechteck, ein Dreieck, ein Trapez, ein Parallelogramm, eine Ellipse, ein Polygon, etc. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Form der Querschnittsfläche und die geometrischen Größen, welche die jeweilige Form definieren, entlang der Länge (z.B. in y-Richtung) des ersten Kanals 102 bzw. des zweiten Kanals 112 unverändert sein. Anschaulich kann der Querschnitt des ersten Kanals 102 bzw. der Querschnitt des zweiten Kanals 112 entlang der Länge (z.B. über die gesamte Länge des Kanals hinweg) gleichbleibend sein. Anschaulich kann der erste Kanal 102 bzw. der zweite Kanal 112 hohlzylinderförmig sein. Zum Beispiel können der Querschnitt des ersten Kanals 102 und/oder des zweiten Kanals 112 einen Kreisring als Querschnittsfläche aufweisen und der erste Kanal 102 bzw. der zweite Kanal 112 können die Form eines Hohlkreiszylinders aufweisen. Zum Beispiel können der Querschnitt des ersten Kanals 102 und/oder des zweiten Kanals 112 einen quadratischen Rahmen als Querschnittsfläche aufweisen und der erste Kanal 102 bzw. der zweite Kanal 112 können die Form eines Hohlquaders aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Kanal 112 Teil eines Gehäuses (siehe z.B. Gehäuse 202 in
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Kanal (z.B. der erste Kanal 102, z.B. der zweite Kanal 112) eine Weite bzw. einen Durchmesser aufweisen. Der Kanal kann zum Beispiel eine Innen-Weite und eine Außen-Weite bzw. einen Innen-Durchmesser und einen Außen-Durchmesser aufweisen. Es versteht sich, dass die (Innen- oder Außen-) Weite bzw. der (Innen- oder Außen-) Durchmesser bezüglich des Kanalquerschnitts (in Radialrichtung, z.B. senkrecht zur Längserstreckung) definiert ist. Die Differenz aus Außen-Weite bzw. Außen-Durchmesser und Innen-Weite bzw. Innen-Durchmesser entspricht anschaulich der Wandstärke (der Weite der Wandung) des Kanals. Der erste Kanal 102 kann, um beispielsweise einen Minikanal bereitzustellen, beispielsweise eine Außen-Weite bzw. einen Außen-Durchmesser von weniger als 1 cm aufweisen, z.B. weniger als 2 mm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die jeweilige (Innen- und/oder Außen-) Weite bzw. der jeweilige (Innen- und/oder Außen-) Durchmesser des ersten Kanals 102 und/oder des zweiten Kanals 112 von der Querschnittsform definiert sein. In dem Fall einer Kreisform als innere Form der Querschnittsfläche (in Radialrichtung) des Kanals kann der Kanal einen Innen-Durchmesser aufweisen. In dem Fall einer Kreisform als äußere Form der Querschnittsfläche des Kanals kann der Kanal einen Außen-Durchmesser aufweisen. Anschaulich kann die Wandung des Kanals als Querschnittsfläche einen Kreisring aufweisen. In dem Fall einer eckigen (z.B. vieleckigen) inneren Form der Querschnittsfläche (in Radialrichtung) des Kanals kann der Kanal eine Innen-Weite aufweisen. Die Innen-Weite kann zum Beispiel eine maximale innere Weite des eckigen Querschnitts sein. Zum _Beispiel kann die innere Form eine rechteckige Form aufweisen und die Innen-Weite kann die Diagonale des Rechtecks als die maximale innere Weite sein.According to various embodiments, a channel (e.g.,
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Form des Querschnitts des zweiten Kanals 112 der Form des Querschnitts des ersten Kanals 102 entsprechen, wobei lediglich die Weite bzw. der Durchmesser verschieden ist. Zum Beispiel können sowohl der Querschnitt des ersten Kanals 102 als auch der Querschnitt des zweiten Kanals 112 ein Kreisring sein. Ein Beispiel hierfür ist in
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Düse 108 rohrförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Düse 108 geeignet sein einen Effekt entsprechend des Ejektorprinzips hervorzurufen (z.B. kann die Düse 108 als Strahlpumpe konfiguriert sein). Anschaulich kann die Düse 108 eine Ejektorbauweise aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Wandung der Düse 108 in Richtung 118 des Absorptionsbereichs 111 zulaufend sein. Anschaulich kann eine Innen-Weite bzw. ein Innen-Durchmesser der Düse 108 in Richtung 118 des Absorptionsbereichs 111 kleiner werden. Anschaulich kann die Düse 108 trichterförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Düse 108 derart in den Zuführabschnitt 104 des ersten Kanals 102 hinein erstrecken, dass die Wandung des ersten Kanals 102 und die Wandung der Düse einen Spalt zum Führen des flüssigen Lösungsmittels 106 in den Absorptionsbereichs 111 bilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Hohlraum der Düse 108 zum Führen des gasförmigen Kältemittels 110 eingerichtet sein. Anschaulich kann der erste Kanal 102 einen Längsabschnitt der Düse 108 in Radialrichtung umgeben (z.B. vollumfänglich umgeben). Folglich kann die Innen-Weite bzw. der Innen-Durchmesser des ersten Kanals 102 größer sein als die Außen-Weite bzw. der Außen-Durchmesser der Düse 108. Anschaulich kann die Differenz aus der Innen-Weite bzw. dem Innen-Durchmesser des ersten Kanals 102 und der Außen-Weite bzw. dem Außen-Durchmesser der Düse 108 den Spalt (z.B. einen Ringspalt) definieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das flüssige Lösungsmittel 106 in dem Spalt zwischen Düse 108 und erstem Kanal 102 geführt werden.According to various embodiments, the
Bezüglich eines Kanals (z.B. der erste Kanal 102, z.B. der zweite Kanal 112), wie hierin verwendet, wird verstanden, dass der Kanal zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende vollumfänglich von einer Wandung des Kanals umgeben ist. Der Kanal kann zwischen dem ersten Enden und dem zweiten Ende fluiddicht sein. Der Kanal kann zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende druckdicht sein. Anschaulich kann der Kanal derart vollumfänglich von der Wandung umgeben sein, dass der Kanal zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fluiddicht und/oder druckdicht ist.With respect to a channel (e.g., the
Mit Bezug auf
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager 100 eine Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen aufweisen. Jede Wärmeübertragerstruktur der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen kann entsprechend der Wärmeübertragerstruktur 101 eingerichtet sein.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager 100 einen Lösungsmittelverteilraum 122 aufweisen. Der Lösungsmittelverteilraum 122 kann eingerichtet sein zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels 106 in den Zuführabschnitt 104A der ersten Wärmeübertragerstruktur 101A und in den Zuführabschnitt 104B der zweiten Wärmeübertragerstruktur 101B. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sorptionsmaschine eine Lösungsmittelzufuhr aufweisen. Die Lösungsmittelzufuhr kann eingerichtet sein zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels 106 in den Lösungsmittelverteilraum 122. Anschaulich kann der Lösungsmittelverteilraum 122 mit der Lösungsmittelzufuhr fluidverbunden sein. Anschaulich kann der Wärmeübertrager 100 eine Schnittstelle aufweisen, mittels welcher flüssiges Lösungsmittel 106 in den Lösungsmittelverteilraum 122 geführt werden kann. Anschaulich kann der Lösungsmittelverteilraum 122 ein Hohlraum sein, welcher mit der Schnittstelle zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels 106 und den Zuführabschnitten 104A, 104B der Wärmeübertragerstrukturen 101A, 101B fluidverbunden ist.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager 100 einen Kältemittelverteilraum 124 aufweisen. Der Kältemittelverteilraum 124 kann eingerichtet sein zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels 110 in die Düse 108A der ersten Wärmeübertragerstruktur 101A und in die Düse 108B der zweiten Wärmeübertragerstruktur 101B. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sorptionsmaschine eine Kältemittelzufuhr aufweisen. Die Kältemittelzufuhr kann eingerichtet sein zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels 110 in den Kältemittelverteilraum 124. Anschaulich kann der Kältemittelverteilraum 124 mit der Kältemittelzufuhr gekoppelt (z.B. gasverbunden, z.B. fluidverbunden) sein. Anschaulich kann der Wärmeübertrager 100 eine Schnittstelle aufweisen, mittels welcher gasförmiges Kältemittel 110 in den Kältemittelverteilraum 124 geführt werden kann. Anschaulich kann der Kältemittelverteilraum 124 ein Hohlraum sein, welcher mit der Schnittstelle zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels 110 und den Düsen 108A, 108B der Wärmeübertragerstrukturen 101A, 101B zumindest gasverbunden ist.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager 100 einen Lösungsmittel-Sammelraum 126 aufweisen. Der Lösungsmittel-Sammelraum 126 kann an einer den Zuführabschnitten 104A, 104B abgewandten Seite der ersten Kanäle 102A, 102B der Wärmeübertragerstrukturen 101A, 101B angeordnet sein. Der Lösungsmittel-Sammelraum 126 kann eingerichtet sein zum Sammeln des aus den ersten Kanälen 102A, 102B abgeführten kältemittelreichen Lösungsmittels 116. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sorptionsmaschine eine Lösungsmittelabfuhr aufweisen. Die Lösungsmittelabfuhr kann eingerichtet sein zum Abführen des kältemittelreichen Lösungsmittels 116 aus dem Lösungsmittel-Sammelraum 126. Anschaulich kann der Lösungsmittel-Sammelraum 126 mit der Lösungsmittelabfuhr fluidverbunden sein. Anschaulich kann der Wärmeübertrager 100 eine Schnittstelle aufweisen, mittels welcher kältemittelreiches Lösungsmittel 116 aus dem Lösungsmittel-Sammelraum 126 geführt werden kann. Anschaulich kann der Lösungsmittel-Sammelraum 126 ein Hohlraum sein, welcher mit der Schnittstelle zum Abführen des kältemittelreichen Lösungsmittels 116 und den ersten Kanälen 102A, 102B der Wärmeübertragerstrukturen 101A, 101B fluidverbunden ist. Anschaulich kann der erste Kanal 102 den Lösungsmittelverteilraum 122 und den Lösungsmittel-Sammelraum 126 miteinander fluidverbinden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Kanal 102 zwischen dem Lösungsmittelverteilraum 122 und dem Lösungsmittel-Sammelraum 126 eine im Wesentlichen gleichbleibende (Innen- und/oder Außen-) Weite bzw. einen im Wesentlichen gleichbleibenden (Innen- und/oder Außen-) Durchmesser aufweisen.According to various embodiments, the
Wie in
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager 100 einen Kühlmittel-Sammelraum 132 aufweisen. Der Kühlmittel-Sammelraum 132 kann an der den Zuführabschnitten 104A, 104B zugewandten Seite der ersten Kanäle 102A, 102B der Wärmeübertragerstrukturen 101A, 101B angeordnet sein. Der Kühlmittel-Sammelraum 132 kann eingerichtet sein zum Sammeln des aus den zweiten Kanälen 112A, 112B abgeführten Kühlmittels 114. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sorptionsmaschine eine Kühlmittelabfuhr aufweisen. Die Kühlmittelabfuhr kann eingerichtet sein zum Abführen des Kühlmittels 114 aus dem Kühlmittel-Sammelraum 132. Anschaulich kann der Kühlmittel-Sammelraum 132 mit der Kühlmittelabfuhr gekoppelt (z.B. fluidverbunden) sein. Anschaulich kann der Wärmeübertrager 100 eine Schnittstelle aufweisen, mittels welcher Kühlmittel 114 aus dem Kühlmittel-Sammelraum 132 geführt werden kann. Anschaulich kann der Kühlmittel-Sammelraum 132 ein Hohlraum sein, welcher mit der Schnittstelle zum Abführen des Kühlmittels 114 und den zweiten Kanälen 112A, 112B der Wärmeübertragerstrukturen 101A, 101B gekoppelt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel 114 ein festes Kühlmedium aufweisen oder sein und das feste Kühlmedium kann mittels der Kühlmittelzufuhr an die zweiten Kanäle 112A, 112B bereitgestellt werden und verflüssigtes bzw. sublimiertes Kühlmedium kann mittels der Kühlmittelabfuhr aus dem Wärmeübertrager 100 abgeführt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel 114 ein zumindest teilweise gasförmiges Kühlmedium (z.B. ein vollständig gasförmiges Kühlmedium) aufweisen oder sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel 114 ein zumindest teilweise flüssiges Kühlmedium (z.B. ein vollständig flüssiges Kühlmedium) aufweisen oder sein und das zumindest teilweise flüssige Kühlmedium kann mittels der Kühlmittelzufuhr an die zweiten Kanäle 112A, 112B bereitgestellt werden und zumindest teilweise (z.B. vollständig) verdampftes Kühlmedium kann mittels der Kühlmittelabfuhr aus dem Wärmeübertrager 100 abgeführt werden. Anschaulich kann der zweite Kanal 112 den Kühlmittelverteilraum 130 und den Kühlmittel-Sammelraum 132 miteinander fluidverbinden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Kanal 112 zwischen dem Kühlmittelverteilraum 130 und dem Kühlmittel-Sammelraum 132 eine im Wesentlichen gleichbleibende (Innen- und/oder Außen-) Weite bzw. einen im Wesentlichen gleichbleibenden (Innen- und/oder Außen-) Durchmesser aufweisen.According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in einem Betrieb des Wärmeübertragers 100 (z.B. in der Sorptionsmaschine) das Kühlmittel 114 unter Überdruck (z.B. einem Druck größer als einem Umgebungsdruck, wie beispielsweise einem Atmosphärendruck) dem Kühlmittelverteilraum 130 zugeführt werden, wodurch das Kühlmittel 114 in Richtung 120 durch die zweiten Kanäle 112A, 112B und in den Kühlmittel-Sammelraum 132 strömt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in einem Betrieb des Wärmeübertragers 100 das flüssige Lösungsmittel 106 unter Überdruck dem Lösungsmittelverteilraum 122 zugeführt werden, wodurch das flüssige Lösungsmittel 106 in Richtung 118 durch die ersten Kanäle 102A, 102B strömt. Dies kann zu einem Unterdruck in den Absorptionsbereichen 111A, 111B der Wärmeübertragerstrukturen 101A, 101B führen, wodurch das gasförmige Kältemittel 110 mittels der Düsen 108A, 108B in die jeweiligen Absorptionsbereiche 111A, 111B gesaugt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Überdruck des flüssigen Lösungsmittels 106 ferner dazu führen, dass das kältemittelreiche Lösungsmittel 116 in den Lösungsmittel-Sammelraum 126 strömt.According to various embodiments, during operation of the heat exchanger 100 (e.g. in the sorption machine), the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen mehrere erste Wärmeübertragerstrukturen und mehrere zweite Wärmeübertragerstrukturen aufweisen. Zum Beispiel können die mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen in einer ersten Ebene angeordnet sein. Zum Beispiel können die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen in einer zweiten Ebene angeordnet sein. Die zweite Ebene kann in einem Abstand zu der ersten Ebene verlaufen. Die zweite Ebene parallel zu der ersten Ebene angeordnet sein. Zum Beispiel kann die zweite Ebene parallel beabstandet zu der ersten Ebene sein. Anschaulich können die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen über den mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen angeordnet sein. Die Ansicht 200C verdeutlicht eine beispielhafte Anordnung, wobei die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen über den mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen und lateral versetzt zu diesen angeordnet sind. Zum Beispiel können die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen über den mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen derart lateral versetzt angeordnet sein, dass diese mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen und die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen im Wesentlichen dichtest gepackt sind (z.B. unter Berücksichtigung minimaler Abstände zwischen benachbarten Wärmeübertragerstrukturen, z.B. unter Berücksichtigung fertigungstechnischer minimaler Abstände zwischen benachbarten Wärmeübertragerstrukturen). Dadurch kann zum Beispiel die Größe des Wärmeübertragers verringert werden. Dies kann zum Beispiel eine volumenbezogene Effizienz des Wärmeübertragers verbessern.According to various embodiments, the multiplicity of heat exchanger structures can have a plurality of first heat exchanger structures and a plurality of second heat exchanger structures. For example, the plurality of first heat exchanger structures can be arranged in a first level. For example, the plurality of second heat transfer structures may be arranged in a second level. The second level can run at a distance from the first level. The second plane may be arranged parallel to the first plane. For example, the second plane can be spaced parallel to the first plane. Clearly, the plurality of second heat exchanger structures can be arranged above the plurality of first heat exchanger structures.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen derart direkt über den mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen angeordnet sein, dass diese nicht lateral versetzt sind.According to various embodiments, the plurality of second heat exchanger structures can be arranged directly above the plurality of first heat exchanger structures in such a way that they are not offset laterally.
Ferner sind in den technischen Ansichten 200A, 200B, 200C mehrere Schnittansichten gekennzeichnet. Diese Schnittansichten sind in
Wie in den
Zum Beispiel können die Verteilräume (z.B. der Lösungsmittelverteilraum 122, z.B. der Kältemittelverteilraum 124, z.B. der Kühlmittelverteilraum 130) und/oder die Sammelräume (z.B. der Lösungsmittel-Sammelraum 126, z.B. der Kühlmittel-Sammelraum 132) Hohlräume oder Öffnungen des Wärmeübertragers 100, 200 aufweisen oder sein (z.B. durch Hohlräume gebildet sein). Zum Beispiel können ein oder mehrere des ersten Kanals 102, des zweiten Kanals, des Lösungsmittelverteilraums 122, des Kältemittelverteilraums 124, des Kühlmittelverteilraums 130, des Lösungsmittel-Sammelraums 126 und/oder des Kühlmittel-Sammelraums 132 einen jeweiligen Hohlraum oder eine jeweilige Öffnung bilden.For example, the distribution spaces (e.g. the
Anschaulich zeigen die Figuren zahlreiche dreieckförmige Flächen, welche die Hohlräume bzw. Öffnungen (z.B. den Lösungsmittelverteilraum 122, z.B. den Kältemittelverteilraum 124, z.B. den Kühlmittelverteilraum 130, z.B. den Lösungsmittel-Sammelraum 126, z.B. den Kühlmittel-Sammelraum 132) des Wärmeübertragers 100, 200 zumindest teilweise schließen. Als ein teilweises schließen wird ein Verringern der jeweiligen Innen-Weite bzw. des jeweiligen InnenDurchmessers verstanden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Hohlräume bzw. Öffnungen des Wärmeübertragers 100, 200 in die vordefinierte Richtung mittels geneigter oder gekrümmter Flächen derart geschlossen sein, dass der Wärmeübertrager 100, 200 mittels eines 3D-Druck-Verfahrens hergestellt werden kann. Zum Beispiel können die Hohlräume des Wärmeübertragers 100, 200 in die vordefinierte Richtung mittels konkaver Flächen zumindest teilweise geschlossen sein. Das 3D-Druck-Verfahren kann zum Beispiel ein metallisches 3D-Druck-Verfahren (z.B. ein lasergestützter 3D-Metalldruck, z.B. unter Verwendung eines metallischen Pulvers) sein. Dies ermöglicht zum Beispiel eine effiziente Herstellung des Wärmeübertragers. Zum Beispiel können Wandstärken des Wärmeübertragers gleich oder größer als 1 mm sein, so dass der Wärmeübertrager mittels des 3D-Druck-Verfahrens hergestellt werden kann.The figures clearly show numerous triangular surfaces which the cavities or openings (e.g. the
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum 3D-Drucken des Wärmeübertragers 100, 200. Zum Beispiel können ein oder mehrere des ersten Kanals 102, des zweiten Kanals, des Lösungsmittelverteilraums 122, des Kältemittelverteilraums 124, des Kühlmittelverteilraums 130, des Lösungsmittel-Sammelraums 126 und/oder des Kühlmittel-Sammelraums 132 einen jeweiligen Hohlraum oder eine jeweilige Öffnung bilden. Das Verfahren kann ein derartiges 3D-Drucken des Wärmeübertragers 100, 200 aufweisen, dass der jeweilige Hohlraum bzw. die jeweilige Öffnung in eine zur Schwerkraft senkrechten Richtung mittels geneigter oder gekrümmter Flächen zumindest teilweise geschlossen ist. Zum Beispiel kann eine Druckebene (z.B. eine Druckbettebene) im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft angeordnet sein. Die Druckbettebene kann der Bereich sein, in dem der Wärmeübertrager 100, 200 schichtweise aufgebaut (z.B. gedruckt) wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Hohlraum bzw. die jeweilige Öffnung mittels konkaver Fläche zumindest teilweise geschlossen sein.Various exemplary embodiments relate to a method for 3D printing the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Wärmeübertrager 100, 200 miteinander gekoppelt werden. Zum Beispiel können mehrere Wärmeübertrager 100, 200 parallelgeschaltet werden. Dies kann beispielsweise eine thermische Leistung (z.B. die Kälteleistung) der Sorptionsmaschine erhöhen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kältemittelzufuhr 304 mit jeder Kältemittelzufuhr-Schnittstelle 204 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3) gekoppelt sein. Anschaulich kann die Kältemittelzufuhr 304 eingerichtet sein zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels 110 in jeden Kältemittelverteilraum 124 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200 (3) .According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lösungsmittelzufuhr 312 mit jeder Lösungsmittelzufuhr-Schnittstelle 212 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3) gekoppelt sein. Anschaulich kann die Lösungsmittelzufuhr 312 eingerichtet sein zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels 106 in jeden Lösungsmittelverteilraum 122 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3).According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lösungsmittelabfuhr 306 mit jeder Lösungsmittelabfuhr-Schnittstelle 206 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3) gekoppelt sein. Anschaulich kann die Lösungsmittelabfuhr 306 eingerichtet sein zum Abführen des kältemittelreichen Lösungsmittels 116 aus jedem Lösungsmittel-Sammelraum 126 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3).According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kühlmittelzufuhr 314 mit jeder Kühlmittelzufuhr-Schnittstelle 214 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3) gekoppelt sein. Anschaulich kann die Kühlmittelzufuhr 312 eingerichtet sein zum Zuführen des Kühlmittels 114 in jeden Kühlmittelverteilraum 130 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3).According to various embodiments, the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kühlmittelabfuhr 308 mit jeder Kühlmittelabfuhr-Schnittstelle 208 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3) gekoppelt sein. Anschaulich kann die Kühlmittelabfuhr 308 eingerichtet sein zum Abführen des Kühlmittels 114 aus jedem Kühlmittel-Sammelraum 132 des ersten Wärmeübertragers 200(1), des zweiten Wärmeübertragers 200(2) und des dritten Wärmeübertragers 200(3).According to various embodiments, the
Anschaulich kann das Modul 300 einen kompakten Wärmeübertrager bilden.The
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Modul 300 als Wärmeübertrager in der Sorptionsmaschine verwendet werden. According to various embodiments, the
Anschaulich ist derart die thermische Leistung des in der Sorptionsmaschine verwendeten Wärmeübertragers skalierbar.The thermal output of the heat exchanger used in the sorption machine can clearly be scaled in this way.
Wie hierin beschrieben, kann die Sorptionsmaschine eine Resorptionsmaschine sein.
Der kalte Kreislauf 402 kann einen kalten Absorber 406 und einen kalten Desorber 408 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der kalte Absorber 406 mehrere parallelgeschaltete Wärmeübertrager 100, 200 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der kalte Desorber 408 in Abhängigkeit der Anzahl der parallelgeschalteten Wärmeübertrager 100, 200 des kalten Absorbers 406 mehrere Wärmeübertrager 408A, 408B aufweisen. Anschaulich kann die Anzahl an Wärmeübertragern 408A, 408B des kalten Desorber 408 mit der Anzahl an parallelgeschalteten Wärmeübertrager 100, 200 des kalten Absorbers 406 skaliert werden. Die parallelgeschalteten Wärmeübertrager 100, 200 des kalten Absorbers 406 und die Wärmeübertrager 408A, 408B des kalten Desorbers 408 können mittels eines kalten internen Wärmetauschers (kalter IHX) 410 gekoppelt sein.The
Der heiße Kreislauf 404 kann einen heißen Absorber 414 und einen heißen Desorber 416 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der heiße Absorber 414 mehrere parallelgeschaltete Wärmeübertrager 100, 200 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der heiße Desorber 416 in Abhängigkeit der Anzahl der parallelgeschalteten Wärmeübertrager 100, 200 des heißen Absorbers 414 mehrere Wärmeübertrager 416A, 416B aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Anzahl an parallelgeschalteten Wärmeübertragern 100, 200 des kalten Absorbers 406 der Anzahl an parallelgeschalteten Wärmeübertragern 100, 200 des heißen Absorbers 414 entsprechen und die Anzahl an Wärmeübertragern 408A, 408B des kalten Desorbers 408 und die Anzahl an Wärmeübertragern 416A, 416B des heißen Desorbers 416 können entsprechend skaliert werden. Anschaulich kann derart die thermische Leistung der gesamten Resorptionsmaschine skaliert werden. Die parallelgeschalteten Wärmeübertrager 100, 200 des heißen Absorbers 414 und die Wärmeübertrager 416A, 416B des heißen Desorbers 416 können mittels eines heißen internen Wärmetauschers (heißer IHX) 418 gekoppelt sein.The
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen parallelgeschalteten Wärmeübertrager gleich dimensioniert sein. Dadurch können Druckverluste im Wesentlichen gleich gehalten werden und somit Schwingungen vermieden werden.According to various embodiments, the respective parallel-connected heat exchangers can be dimensioned the same. As a result, pressure losses can be kept essentially the same and vibrations can thus be avoided.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Wärmeübertrager 408A, 408B des kalten Desorbers 408 und/oder die Wärmeübertrager 416A, 416B des heißen Desorbers 416 ähnlich den Wärmeübertragern 100, 200 eingerichtet sein. Zum Beispiel können sich die Wärmeübertragerstrukturen der Wärmeübertrager 408A, 408B des kalten Desorbers 408 und/oder die Wärmeübertragerstrukturen der Wärmeübertrager 416A, 416B des heißen Desorbers 416 lediglich dahingehend von den Wärmeübertragern 100, 200 unterscheiden, dass die Wärmeübertragerstrukturen der Wärmeübertrager 408A, 408B und/oder die Wärmeübertragerstrukturen der Wärmeübertrager 416A, 416B keine Düsen 108 aufweisen. Zum Beispiel können die Wärmeübertrager 408A, 408B und/oder die Wärmeübertrager 416A, 416B keinen Kältemittelverteilraum 124 aufweisen. Anschaulich können sich die Wärmeübertrager 408A, 408B, 416A, 416B der Desorber 408, 416 dahingehend von den Wärmeübertragern 100, 200 unterscheiden, dass kein gasförmiges Kältemittel 110 zugeführt wird, so dass keine Absorption stattfindet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärmeübertrager 408A, 408B und/oder die Wärmeübertrager 416A, 416B keine Düsen 108 aufweisen, aber den Kältemittelverteilraum 124 aufweisen können.According to various embodiments, the heat exchangers 408A, 408B of the
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Elemente der Resorptionsmaschine, wie beispielsweise die Wärmeübertrager 100, 200 des kalten Absorbers 406, die Wärmeübertrager 100, 200 des heißen Absorbers 414, die Wärmeübertrager 408A, 408B des kalten Desorbers 408, die Wärmeübertrager 416A, 416B des heißen Desorbers 416, der kalte IHX 410, der heiße IHX 418, etc., gemäß dem Tichelmann-Prinzip verschaltet sein. Dies kann zum Beispiel auftretende Druckverluste kompensieren und Schwingungen vermeiden.According to various embodiments, the elements of the resorption machine, such as the
Das Verfahren kann ein Zuführen von gasförmigen Kältemittel in einen Kältemittelverteilraum mindestens eines Wärmeübertragers mittels einer Kältemittelzufuhr aufweisen (in 502). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mindestens eine Wärmeübertrager eine Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen mit einem jeweiligen ersten Kanal aufweisen.The method can include supplying gaseous refrigerant into a refrigerant distribution space of at least one heat exchanger by means of a refrigerant supply (in 502). According to various embodiments, the at least one heat exchanger can have a multiplicity of heat exchanger structures with a respective first channel.
Das Verfahren kann ein Zuführen von flüssigem Lösungsmittel in einen Lösungsmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels einer Lösungsmittelzufuhr aufweisen (in 504). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das flüssige Lösungsmittel in den Lösungsmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers derart zugeführt werden, dass das flüssige Lösungsmittel aus dem Lösungsmittelverteilraum in die ersten Kanäle aller Wärmeübertragerstrukturen des mindestens einen Wärmeübertragers strömt. Zum Beispiel kann das flüssige Lösungsmitteln in allen ersten Kanälen in eine erste Richtung strömen.The method can include feeding liquid solvent into a solvent distribution space of the at least one heat exchanger by means of a solvent feed (in 504). According to various embodiments, the liquid solvent can be fed into the solvent distribution space of the at least one heat exchanger in such a way that the liquid solvent flows from the solvent distribution space into the first channels of all heat exchanger structures of the at least one heat exchanger. For example, the liquid solvent in all of the first channels may flow in a first direction.
Das Verfahren kann ein zumindest teilweises Absorbieren des gasförmigen Kältemittels von dem flüssigen Lösungsmittel aufweisen (in 506). Zum Beispiel kann das gasförmige Kältemittel von dem flüssigen Lösungsmittel in einem jeweiligen Absorptionsbereich eines jeden ersten Kanals des mindestens einen Wärmeübertragers zumindest teilweise absorbiert werden.The method may include at least partially absorbing the gaseous refrigerant from the liquid solvent (in 506). For example, the gaseous refrigerant can be at least partially absorbed by the liquid solvent in a respective absorption area of each first channel of the at least one heat exchanger.
Das Verfahren kann ein Zuführen von Kühlmittel in einen Kühlmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels einer Kühlmittelzufuhr aufweisen (in 508). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede Wärmeübertragerstruktur der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen einen zweiten Kanal aufweisen, welcher zumindest einen Längsabschnitt des ersten Kanals der jeweiligen Wärmeübertragerstruktur vollumfänglich umgibt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel in den Kühlmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers derart zugeführt werden, dass das Kühlmittel aus dem Kühlmittelverteilraum in die zweiten Kanäle aller Wärmeübertragerstrukturen des mindestens einen Wärmeübertragers strömt. Zum Beispiel kann das Kühlmitteln in allen ersten Kanälen in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung strömen.The method can include supplying coolant into a coolant distribution space of the at least one heat exchanger by means of a coolant supply (in 508). According to various embodiments, each heat exchanger structure of the multiplicity of heat exchanger structures can have a second channel which completely surrounds at least one longitudinal section of the first channel of the respective heat exchanger structure. According to various embodiments, the coolant can be fed into the coolant distribution space of the at least one heat exchanger in such a way that the coolant flows from the coolant distribution space into the second channels of all heat exchanger structures of the at least one heat exchanger. For example, the coolant in all of the first channels may flow in a direction opposite to the first direction.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mindestens einen Wärmeübertrager einen Lösungsmittel-Sammelraum aufweisen. Das Verfahren kann ein Strömen des flüssigen Lösungsmittels und des in dem Lösungsmittel absorbierten Kältemittels in den Lösungsmittel-Sammelraum aufweisen. Das Verfahren kann ein Abführen des Lösungsmittels und des in dem Lösungsmittel absorbierten Kältemittels aus dem Lösungsmittel-Sammelraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels einer Lösungsmittelabfuhr aufweisen.According to various embodiments, the at least one heat exchanger can have a solvent collection space. The method may include flowing the liquid solvent and refrigerant absorbed in the solvent into the solvent plenum. The method can include discharging the solvent and the refrigerant absorbed in the solvent from the solvent collection space of the at least one heat exchanger by means of a solvent discharge.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mindestens eine Wärmeübertrager einen Kühlmittel-Sammelraum aufweisen. Das Verfahren kann ein Strömen des Kühlmittels in den Kühlmittel-Sammelraum aufweisen. Das Verfahren kann ein Abführen des Kühlmittels aus dem Kühlmittel-Sammelraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels einer Kühlmittelabfuhr aufweisen.According to various embodiments, the at least one heat exchanger can have a coolant collection space. The method may include flowing the coolant into the coolant plenum. The method can include discharging the coolant from the coolant collection space of the at least one heat exchanger by means of a coolant discharge.
Es wird verstanden, dass Aspekte, die in Bezug auf die Wärmeübertrager 100, 200 beschrieben werden, auch für die hierin beschriebenen Verfahren gelten können und vice versa.It is understood that aspects described in relation to the
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele bereitgestellt, welche ein oder mehrere der hierin mit Bezug auf die Sorptionsmaschine, den Wärmeübertrager 100, den Wärmeübertrager 200, des Verfahrens zum 3D-Drucken eines Wärmeübertragers, des Verfahrens zum Betreiben einer Sorptionsmaschine beschriebenen Aspekte aufweisen können.Various examples are provided below, which may include one or more of the aspects described herein with respect to the sorption machine, the
Beispiel 1 ist eine Sorptionsmaschine mit mindestens einem Wärmeübertrager, wobei der mindestens eine Wärmeübertrager aufweist: eine Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen, wobei jede Wärmeübertragerstruktur der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen Folgendes aufweist: einen ersten Kanal zum Bereitstellen eines Absorptionsbereichs innerhalb des ersten Kanals, wobei in dem Absorptionsbereich ein gasförmiges Kältemittel von einem flüssigen Lösungsmittel absorbiert werden kann, wobei der erste Kanal einen Zuführabschnitt aufweist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Absorptionsbereich, eine Düse, welche sich zumindest in den Zuführabschnitt hinein erstreckt zum Einbringen des gasförmigen Kältemittels in den Absorptionsbereich, einen zweiten Kanal, welcher zumindest einen Längsabschnitt des ersten Kanals vollumfänglich umgibt zum Abführen von Wärme, die in dem Absorptionsbereich erzeugt wird, mittels eines in dem zweiten Kanal geführten Kühlmittels (z.B. Kühlwasser).Example 1 is a sorption machine with at least one heat exchanger, wherein the at least one heat exchanger has: a plurality of heat exchanger structures, wherein each heat exchanger structure of the plurality of heat exchanger structures has the following: an ers th channel for providing an absorption area within the first channel, wherein a gaseous refrigerant can be absorbed by a liquid solvent in the absorption area, wherein the first channel has a feed section for feeding the liquid solvent into the absorption area, a nozzle, which is located at least in the A second channel extends into the feed section for introducing the gaseous refrigerant into the absorption area, which completely surrounds at least one longitudinal section of the first channel for dissipating heat generated in the absorption area by means of a coolant (e.g. cooling water) guided in the second channel.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 1 optional ferner aufweisen, dass der mindestens eine Wärmeübertrager ferner ein Gehäuse aufweist, wobei die Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen in dem Gehäuse angeordnet ist.In example 2, the subject matter according to example 1 can optionally further comprise that the at least one heat exchanger further comprises a housing, wherein the plurality of heat exchanger structures are arranged in the housing.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 1 oder 2 optional ferner aufweisen, dass das Kühlmittel eine dem Zuführabschnitt abgewandte Seite des ersten Kanals kontaktiert.In Example 3, the subject matter of Example 1 or 2 may optionally further include the coolant contacting a side of the first channel remote from the feed portion.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 optional ferner aufweisen, dass der zweite Kanal koaxial zu dem ersten Kanal angeordnet ist.In example 4, the article according to any one of examples 1 to 3 can optionally further comprise that the second channel is arranged coaxially to the first channel.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 optional ferner aufweisen, dass der erste Kanal rohrförmig mit kreisrundem oder n-eckigen Querschnitt ist.In example 5, the article according to any one of examples 1 to 4 can optionally further comprise that the first channel is tubular with a circular or n-sided cross-section.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 optional ferner aufweisen, dass der zweite Kanal rohrförmig mit kreisrundem oder n-eckigen Querschnitt ist.In example 6, the article according to any one of examples 1 to 5 can optionally further comprise that the second channel is tubular with a circular or n-sided cross-section.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 optional ferner aufweisen, dass der Zuführabschnitt und die Düse derart eingerichtet sind, dass aufgrund einer Strömung des flüssigen Lösungsmittels in dem Zuführabschnitt das gasförmige Kältemittel in den Absorptionsbereich gesaugt wird.In Example 7, the article according to any one of Examples 1 to 6 may optionally further include that the supply section and the nozzle are arranged such that the gaseous refrigerant is sucked into the absorbing region due to a flow of the liquid solvent in the supply section.
In Beispiel 8 kann die Sorptionsmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 7 optional ferner eine Lösungsmittelzufuhr aufweisen, die eingerichtet ist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in die Zuführabschnitte der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen.In example 8, the sorption machine according to one of examples 1 to 7 can optionally further have a solvent feed, which is configured to feed the liquid solvent into the feed sections of the plurality of heat exchanger structures.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 8 optional ferner aufweisen, dass der mindestens eine Wärmeübertrager ferner einen Lösungsmittelverteilraum aufweist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in die Zuführabschnitte der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen.In example 9, the subject matter according to any one of examples 1 to 8 can optionally further comprise that the at least one heat exchanger further comprises a solvent distribution space for feeding the liquid solvent into the feed sections of the plurality of heat exchanger structures.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand gemäß den Beispielen 8 und 9 optional ferner aufweisen, dass die Lösungsmittelzufuhr eingerichtet ist zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Lösungsmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers.In example 10, the subject according to examples 8 and 9 can optionally also have that the solvent supply is set up for supplying the liquid solvent into the solvent distribution space of the at least one heat exchanger.
In Beispiel 11 kann die Sorptionsmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 optional ferner eine Kältemittelzufuhr aufweisen, die eingerichtet ist zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels in die Düsen der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen.In example 11, the sorption machine according to one of examples 1 to 10 can optionally further have a refrigerant supply, which is set up for supplying the gaseous refrigerant into the nozzles of the plurality of heat exchanger structures.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 11 optional ferner aufweisen, dass der mindestens eine Wärmeübertrager ferner einen Kältemittelverteilraum aufweist zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels in die Düsen der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen.In example 12, the subject matter according to any one of examples 1 to 11 can optionally further comprise that the at least one heat exchanger further comprises a refrigerant distribution space for supplying the gaseous refrigerant into the nozzles of the plurality of heat exchanger structures.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand gemäß den Beispielen 11 und 12 optional ferner aufweisen, dass die Kältemittelzufuhr eingerichtet ist zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels in den Kältemittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers.In example 13, the subject matter according to examples 11 and 12 can optionally also have that the coolant supply is set up for supplying the gaseous coolant into the coolant distribution space of the at least one heat exchanger.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 13 optional ferner aufweisen, dass der mindestens eine Wärmeübertrager ferner einen Lösungsmittel-Sammelraum, der an einer den Zuführabschnitten der ersten Kanäle abgewandten Seite der ersten Kanäle angeordnet ist, aufweist zum Sammeln von aus den ersten Kanälen abgeführtem Lösungsmittel und in dem Lösungsmittel absorbiertem Kältemittel.In Example 14, the subject matter according to one of Examples 1 to 13 can optionally further have that the at least one heat exchanger also has a solvent collection space, which is arranged on a side of the first channels remote from the feed sections of the first channels, for collecting from the solvent discharged from the first channels and refrigerant absorbed in the solvent.
In Beispiel 15 kann die Sorptionsmaschine gemäß Beispiel 14 optional ferner eine Lösungsmittelabfuhr aufweisen, die eingerichtet ist zum Abführen des Lösungsmittels und des in dem Lösungsmittel absorbierten Kältemittels aus dem Lösungsmittel-Sammelraum.In example 15, the sorption machine according to example 14 can optionally also have a solvent discharge, which is set up for discharging the solvent and the refrigerant absorbed in the solvent from the solvent collection space.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 optional ferner aufweisen, dass der zweite Kanal einen Kühlmittelzuführabschnitt aufweist, in dem das Kühlmittel dem zweiten Kanal zugeführt wird, und wobei der Kühlmittelzuführabschnitt des zweiten Kanals eine dem Zuführabschnitt des ersten Kanals abgewandte Seite des ersten Kanals kontaktiert.In Example 16, the subject matter according to any one of Examples 1 to 15 can optionally further comprise that the second channel has a coolant supply section in which the coolant is supplied to the second channel, and the coolant supply section of the second channel has a side opposite to the supply section of the first channel of the first channel contacted.
In Beispiel 17 kann die Sorptionsmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 16 optional ferner eine Kühlmittelzufuhr aufweisen, die eingerichtet ist zum Zuführen des Kühlmittels in den zweiten KanalIn example 17, the sorption machine according to any one of examples 1 to 16 can optionally further have a coolant supply, which is set up for supplying the coolant into the second channel
In Beispiel 18 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 optional ferner aufweisen, dass der mindestens eine Wärmeübertrager ferner einen Kühlmittelverteilraum aufweist zum Zuführen des Kühlmittels in die zweiten Kanäle der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen.In example 18, the subject matter according to any one of examples 1 to 17 can optionally further comprise that the at least one heat exchanger further comprises a coolant distribution space for supplying the coolant into the second channels of the plurality of heat exchanger structures.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand gemäß den Beispielen 17 und 18 optional ferner aufweisen, dass die Kühlmittelzufuhr eingerichtet ist zum Zuführen des Kühlmittels in den Kühlmittelverteilraum.In example 19, the subject matter according to examples 17 and 18 can optionally further have that the coolant supply is set up for supplying the coolant into the coolant distribution space.
In Beispiel 20 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 19 optional ferner aufweisen, dass der mindestens eine Wärmeübertrager ferner einen Kühlmittel-Sammelraum, der an einer den Zuführabschnitten der ersten Kanäle zugewandten Seite der ersten Kanäle angeordnet ist, aufweist zum Sammeln von aus den zweiten Kanälen abgeführtem Kühlmittel.In Example 20, the subject matter according to any one of Examples 1 to 19 can optionally further have that the at least one heat exchanger further has a coolant collection space, which is arranged on a side of the first channels facing the feed sections of the first channels, for collecting from the second channels discharged coolant.
In Beispiel 21 kann die Sorptionsmaschine gemäß Beispiel 20 optional ferner eine Kühlmittelabfuhr aufweisen, die eingerichtet ist zum Abführen des Kühlmittels aus dem Kühlmittel-Sammelraum.In example 21, the sorption machine according to example 20 can optionally also have a coolant discharge, which is set up to discharge the coolant from the coolant collection space.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 21 optional ferner aufweisen, dass der zweite Kanal einer jeweiligen Wärmeübertragerstruktur zumindest den Längsabschnitt des ersten Kanals der Wärmeübertragerstruktur derart vollumfänglich umgibt, dass eine Wandung des ersten Kanals und eine Wandung des zweiten Kanals einen Spalt zum Führen des Kühlmittels bilden.In Example 22, the subject matter according to one of Examples 1 to 21 can optionally also have that the second channel of a respective heat exchanger structure completely surrounds at least the longitudinal section of the first channel of the heat exchanger structure in such a way that a wall of the first channel and a wall of the second channel have a gap form for guiding the coolant.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 22 optional ferner aufweisen, dass sich die jeweilige Düse in den Zuführabschnitt des der Düse zugeordneten ersten Kanals derart hinein erstreckt, dass eine Wandung des ersten Kanals und eine Wandung der Düse einen Spalt zum Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Absorptionsbereich bilden.In example 23, the subject matter of any one of examples 1 to 22 can optionally further comprise that the respective nozzle extends into the feed portion of the first channel associated with the nozzle such that a wall of the first channel and a wall of the nozzle have a gap for feeding of the liquid solvent in the absorption area.
In Beispiel 24 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 23 optional ferner aufweisen, dass die Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen mehrere erste Wärmeübertragerstrukturen und mehrere zweite Wärmeübertragerstrukturen aufweist, wobei die mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen in einer ersten Ebene angeordnet sind und wobei die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen in einer zu der ersten Ebene parallel beabstandeten zweiten Ebene angeordnet sind.In Example 24, the subject matter according to any one of Examples 1 to 23 can optionally further include that the plurality of heat exchanger structures has a plurality of first heat exchanger structures and a plurality of second heat exchanger structures, wherein the plurality of first heat exchanger structures are arranged in a first level and wherein the plurality of second heat exchanger structures are arranged in one are arranged parallel to the first plane spaced second plane.
In Beispiel 25 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 24 optional ferner aufweisen, dass die mehreren zweiten Wärmeübertragerstrukturen lateral versetzt zu den mehreren ersten Wärmeübertragerstrukturen angeordnet sind.In example 25, the subject matter according to example 24 can optionally further include the plurality of second heat exchanger structures being arranged laterally offset with respect to the plurality of first heat exchanger structures.
In Beispiel 26 kann der Gegenstand gemäß den Beispielen 10 und 13 optional ferner aufweisen, dass der mindestens eine Wärmeübertrager mindestens zwei Wärmeübertrager (z.B. genau zwei Wärmeübertrager, z.B. mehr als zwei Wärmeübertrager) aufweist, wobei die mindestens zwei Wärmeübertrager parallelgeschaltet sind, wobei die Lösungsmittelzufuhr eingerichtet ist zum Zuführen des Lösungsmittels in jeden Lösungsmittelverteilraum der mindestens zwei Wärmeübertrager; und wobei die Kältemittelzufuhr eingerichtet ist zum Zuführen des Kältemittels in jeden Kältemittelverteilraum der mindestens zwei Wärmeübertrager. Anschaulich können die mindestens zwei Wärmeübertrager einen Wärmeübertragungsapparat bilden.In Example 26, the subject matter according to Examples 10 and 13 can optionally also have that the at least one heat exchanger has at least two heat exchangers (e.g. exactly two heat exchangers, e.g. more than two heat exchangers), the at least two heat exchangers being connected in parallel, with the solvent supply being set up is for feeding the solvent into each solvent distribution space of the at least two heat exchangers; and wherein the refrigerant supply is set up to supply the refrigerant into each refrigerant distribution space of the at least two heat exchangers. Clearly, the at least two heat exchangers can form a heat transfer apparatus.
In Beispiel 27 kann der Gegenstand gemäß den Beispielen 15 und 26 optional ferner aufweisen, dass die Lösungsmittelabfuhr eingerichtet ist zum Abführen des Lösungsmittels und des in dem Lösungsmittel absorbierten Kältemittels aus jedem Lösungsmittel-Sammelraum der mindestens zwei Wärmeübertrager.In example 27, the subject matter according to examples 15 and 26 can optionally further comprise that the solvent removal is configured to remove the solvent and the refrigerant absorbed in the solvent from each solvent plenum of the at least two heat exchangers.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 19 und einem der Beispiele 26 oder 27 optional ferner aufweisen, dass die Kühlmittelzufuhr eingerichtet ist zum Zuführen des Kühlmittels in jeden Kühlmittelverteilraum der mindestens zwei Wärmeübertrager.In example 28, the subject matter according to example 19 and one of examples 26 or 27 can optionally further have that the coolant supply is set up for supplying the coolant into each coolant distribution space of the at least two heat exchangers.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 21 und einem der Beispiele 26 bis 28 optional ferner aufweisen, dass die Kühlmittelabfuhr eingerichtet ist zum Abführen des Kühlmittels aus jedem Kühlmittel-Sammelraum der mindestens zwei Wärmeübertrager.In example 29, the subject matter according to example 21 and one of examples 26 to 28 can optionally further have that the coolant discharge is set up for discharging the coolant from each coolant collection space of the at least two heat exchangers.
In Beispiel 30 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 29 optional ferner aufweisen, dass die Sorptionsmaschine eine Resorptionsmaschine ist.In example 30, the article according to any one of examples 1 to 29 can optionally further comprise that the sorption machine is a resorption machine.
In Beispiel 31 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 30 optional ferner aufweisen, dass ein oder mehrere des ersten Kanals, des zweiten Kanals, des Lösungsmittelverteilraums, des Kältemittelverteilraums, des Kühlmittelverteilraums, des Lösungsmittel-Sammelraums und/oder des Kühlmittel-Sammelraums einen jeweiligen Hohlraum oder eine jeweilige Öffnung bilden, und dass der jeweilige Hohlraum bzw. die jeweilige Öffnung mittels geneigter oder gekrümmter Flächen derart zumindest teilweise geschlossen ist, dass der Wärmeübertrager mittels eines 3DDruck-Verfahrens (z.B. ein lasergestützter 3D-Metalldruck) hergestellt werden kann.In Example 31, the subject matter of any one of Examples 1 to 30 can optionally further comprise one or more of the first channel, the second channel, the solvent plenum, the refrigerant plenum, the coolant plenum, the solvent plenum and/or the coolant plenum form each cavity or a respective opening, and that the respective cavity or the respective opening is at least partially closed by means of inclined or curved surfaces such that the heat transfer carrier can be produced using a 3D printing process (e.g. laser-assisted 3D metal printing).
In Beispiel 32 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 31 optional ferner aufweisen, dass der jeweilige Hohlraum bzw. die jeweilige Öffnung mittels konkaver Flächen zumindest teilweise geschlossen ist.In example 32, the object according to example 31 can optionally further have that the respective cavity or the respective opening is at least partially closed by means of concave surfaces.
Beispiel 33 ist ein Verfahren zum 3D-Drucken eines Wärmeübertragers, wobei der Wärmeübertrager gemäß einem der Beispiele 1 bis 32 eingerichtet ist.Example 33 is a method for 3D printing a heat exchanger, wherein the heat exchanger is set up according to any one of Examples 1 to 32.
In Beispiel 34 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 33 optional ferner aufweisen, dass ein oder mehrere des ersten Kanals, des zweiten Kanals, des Lösungsmittelverteilraums, des Kältemittelverteilraums, des Kühlmittelverteilraums, des Lösungsmittel-Sammelraums und/oder des Kühlmittel-Sammelraums einen jeweiligen Hohlraum oder eine jeweilige Öffnung bilden, und wobei der jeweilige Hohlraum bzw. die jeweilige Öffnung in eine zur Schwerkraft senkrechten Richtung mittels geneigter oder gekrümmter Flächen zumindest teilweise geschlossen ist.In Example 34, the subject matter of Example 33 may optionally further include one or more of the first channel, the second channel, the solvent plenum, the refrigerant plenum, the coolant plenum, the solvent plenum, and/or the coolant plenum having a respective cavity or cavity form respective opening, and wherein the respective cavity or respective opening is at least partially closed in a direction perpendicular to gravity by means of inclined or curved surfaces.
In Beispiel 35 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 34 optional ferner aufweisen, dass der jeweilige Hohlraum bzw. die jeweilige Öffnung mittels konkaver Flächen zumindest teilweise geschlossen ist.In example 35, the object according to example 34 can optionally further have that the respective cavity or the respective opening is at least partially closed by means of concave surfaces.
In Beispiel 36 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 34 oder 35 optional ferner aufweisen, dass eine Druckebene, auf der der Wärmeübertrager schichtweise gedruckt wird, im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft angeordnet ist.In example 36, the subject matter according to example 34 or 35 can optionally further comprise that a print plane on which the heat exchanger is printed in layers is arranged substantially perpendicular to the force of gravity.
Beispiel 37 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Sorptionsmaschine, die gemäß den Beispielen 10, 13, und 19 eingerichtet ist, wobei das Verfahren aufweist: Zuführen des gasförmigen Kältemittels in den Kältemittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels der Kältemittelzufuhr, Zuführen des flüssigen Lösungsmittels in den Lösungsmittelverteilraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels der Lösungsmittelzufuhr derart, dass das flüssige Lösungsmittel in den ersten Kanälen aller Wärmeübertragerstrukturen in eine erste Richtung strömt; zumindest teilweises Absorbieren des gasförmigen Kältemittels in dem flüssigen Lösungsmittel in jedem Absorptionsbereich der Vielzahl von Wärmeübertragerstrukturen; und Zuführen des Kühlmittels in den Kühlmittelverteilraum mittels der Kühlmittelzufuhr derart, dass das Kühlmittel in den zweiten Kanälen aller Wärmeübertragerstrukturen in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung strömt.Example 37 is a method for operating a sorption machine that is set up according to Examples 10, 13, and 19, the method comprising: feeding the gaseous refrigerant into the refrigerant distribution space of the at least one heat exchanger by means of the refrigerant supply, feeding the liquid solvent into the solvent distribution space the at least one heat exchanger by means of the solvent supply in such a way that the liquid solvent flows in a first direction in the first channels of all heat exchanger structures; at least partially absorbing the gaseous refrigerant in the liquid solvent in each absorption region of the plurality of heat transfer structures; and supplying the coolant into the coolant distribution space by means of the coolant supply in such a way that the coolant flows in the second channels of all the heat exchanger structures in a second direction opposite to the first direction.
In Beispiel 38 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 37 optional ferner aufweisen, dass die Sorptionsmaschine ferner gemäß den Beispielen 15 und 21 eingerichtet ist, und dass das Verfahren ferner aufweist: Abführen des Lösungsmittels und des in dem Lösungsmittel absorbierten Kältemittels aus dem Lösungsmittel-Sammelraum des mindestens einen Wärmeübertragers mittels der Lösungsmittelabfuhr, und Abführen des Kühlmittels aus dem Kühlmittel-Sammelraum mittels der Kühlmittelabfuhr.In example 38, the subject matter of example 37 can optionally further comprise that the sorption machine is further configured according to examples 15 and 21, and that the method further comprises: removing the solvent and the refrigerant absorbed in the solvent from the solvent plenum of the at least a heat exchanger by means of the solvent outlet, and discharging the coolant from the coolant collection space by means of the coolant outlet.
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