DE19645475A1 - Heat exchanger for adsorber heat pump, cold energy machine or heat transformer working periodically - Google Patents

Heat exchanger for adsorber heat pump, cold energy machine or heat transformer working periodically

Info

Publication number
DE19645475A1
DE19645475A1 DE19645475A DE19645475A DE19645475A1 DE 19645475 A1 DE19645475 A1 DE 19645475A1 DE 19645475 A DE19645475 A DE 19645475A DE 19645475 A DE19645475 A DE 19645475A DE 19645475 A1 DE19645475 A1 DE 19645475A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
heat transfer
sorber
heat exchanger
sorbent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19645475A
Other languages
German (de)
Other versions
DE19645475B4 (en
Inventor
Juergen Dipl Ing Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19645475A priority Critical patent/DE19645475B4/en
Publication of DE19645475A1 publication Critical patent/DE19645475A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19645475B4 publication Critical patent/DE19645475B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • F25B17/083Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt with two or more boiler-sorbers operating alternately
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B35/00Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption
    • F25B35/04Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption using a solid as sorbent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F28F1/424Means comprising outside portions integral with inside portions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

The heat exchanger has at least two "sorbers" with tubes used as heat exchanger elements, with the heat of the adsorber transmitted for heating up and desorbing the desorber with minimal temperature differences between heat-carrying fluid, "sorber" material and sorption medium. There is a chamber in which a heat-carrying fluid flows and a chamber for the sorption medium connected to a further chamber in which the working vapour flows from an evaporator or to a condenser. The heat exchanger is built up from tubes provided with additional surfaces on one or both sides and the ratio of the additional area on both tube sides to the smooth outer tube surface is chosen to be large. A figure of 2 to 30 is understood. Good heat transmission with minimal volume is attained by minimal spacings of the components forming the surfaces of 0.5 to 10 millimetres, but preferably 1 to 4 millimetres. Thereby with minimal length and preferably only one pass-through, spatial counterflow is attained.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen verfahrenstechnischen Apparat und insbesondere die in diesem Apparat verwendeten Rohre gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, für mit Feststoffen, wie z. B. Kieselgel, Aktivkohle, Kohlenstoffmolekularsieben, Hydriden und vorzugsweise Zeolithen als Adsorptionsmittel periodisch arbeitenden Adsorptionswärmepumpen, Adsorptionskältemaschinen und Adsorptionswärmetransformatoren, wobei sich die Beschreibung nur auf die Anwendung in Adsorptionswärmepumpen und Adsorptionskältemaschinen bezieht. Bei diesen Sorptionsprozessen kann bei nicht zu großen Temperaturunterschieden von Kondensator- und Verdampfertemperatur ein Temperaturbereich, in dem die Adsorbertemperatur gleich der Desorbertemperatur ist, in dem ein "Übergreifen der Temperaturen" erfolgt, für einen besonders wirkungsvollen Wärmeaustausch genutzt werden. Nicht nur Abkühlungswärme sondern auch Adsorptionswärme des Adsorbers wird an ein Wärmeträgerfluid, welches eine Flüssigkeit oder ein Gas insbesondere Luft oder Abgas sein kann, übertragen und von dem Wärmeträgerfluid weiter an den Desorber übertragen. The invention relates to a process engineering apparatus and in particular the in this apparatus used pipes according to the preamble of claim 1, with Solids, such as As silica gel, activated carbon, carbon molecular sieves, hydrides and preferably zeolites as adsorbent periodically working adsorption heat pumps, Adsorption chillers and adsorption heat transformers, with the description only relates to the application in adsorption heat pumps and adsorption chillers. With these sorption processes, the temperature differences of Condenser and evaporator temperature is a temperature range in which the adsorber temperature is equal to the desorber temperature in which a "spillover of the temperatures" takes place for one particularly effective heat exchange can be used. Not just cooling heat but also adsorption heat of the adsorber is transferred to a heat transfer fluid, which is a Liquid or a gas, in particular air or exhaust gas, can be transferred and transferred from the Transfer heat transfer fluid to the desorber.  

Um eine gute Wärmeübertragung zu erzielen muß das Wärmeträgerfluid im Adsorber möglichst hoch erwärmt werden, wozu eine Gegenstromanordnung und geringe Temperaturdifferenzen zwischen Wärmeträgerfluid und Adsorptionsmittel Voraussetzungen sind. Analoges gilt für die Abkühlung des Wärmeträgerfluids im Desorber. Bei dem durch die hohe Aufwärmung bedingten geringen Wärmeträgerdurchsatz pro Zeiteinheit ist es schwierig einen reinen Gegenstromwärme­ austauscher mit hohen Wärmedurchgangszahlen zu konstruieren.In order to achieve good heat transfer, the heat transfer fluid in the adsorber must be as possible are heated to a high level, for which purpose a countercurrent arrangement and small temperature differences between heat transfer fluid and adsorbent are prerequisites. The same applies to the Cooling of the heat transfer fluid in the desorber. The one caused by the high warming up low heat transfer rate per unit of time, it is difficult a pure countercurrent heat construct exchangers with high heat transfer coefficients.

Die thermodynamisch mögliche Heizzahl liegt bei Adsorptionswärmepumpen mit "Übergreifen der Temperaturen" bei weit über 2, aber in lediglich einer Veröffentlichung (BWK, 47, (1995) Nr. 3, S. 94-96) wurde eine Adsorptionswärmepumpe mit 2 Adsorbern beschrieben, die entsprechend der Patentschrift DE 37 00 707 C2 arbeitet und experimentell eine Heizzahl von mehr als 2 erreicht. Diese ist jedoch mit Sorberwärmeaustauschern ausgerüstet, die aus einem mehrere m langen, einseitig mit vergrößerter Oberfläche versehenen gewickelten Rohr bestehen, welches durch Berührung der Wickel Wärmekurzschlüsse hatte und damit keine optimale Gegenstromwirkung erzielen konnte.In the case of adsorption heat pumps, the thermodynamically possible heating number is "overlap" of temperatures "at well over 2, but in only one publication (BWK, 47, (1995) No. 3, pp. 94-96) an adsorption heat pump with 2 adsorbers has been described works according to the patent specification DE 37 00 707 C2 and experimentally has a heating number of reached more than 2. However, this is equipped with sorber heat exchangers that consist of one several m long, one-sided wound pipe provided with enlarged surface, which had thermal short circuits due to contact with the winding and was therefore not optimal Could achieve countercurrent effect.

In den deutschen Anmeldeschriften 195 22 250.4 und 195 39 154.3 wird ein Verfahren zum Betrieb von Wärmepumpen und Kältemaschinen beschrieben, bei dem modifizierte Kompakt­ wärmeaustauscher eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um Plattenwärmeaustauscherad­ sorber, die aus Festigkeitsgründen nur für einen relativ geringen Druckunterschied zwischen Wärmeträgerfluidseite und Sorptionsmittelseite geeignet sind.In the German application documents 195 22 250.4 and 195 39 154.3 a procedure for Operation of heat pumps and chillers described in the modified compact heat exchangers are used. It is a plate heat exchanger wheel sorber, for strength reasons only for a relatively small pressure difference between Heat transfer fluid side and sorbent side are suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sorberwärmeaustauscher für Adsorptionswärmepum­ pen Adsorptionskältemaschinen oder Adsorptionswärmetransformatoren mit wenigstens 2 Sorbern mit Rohren als wärmeaustauschenden Elementen, mit denen Wärme des oder der Adsorber zur Erwärmung und Desorption des oder der Desorber mit geringen Temperatur­ differenzen zwischen Wärmeträgerfluid und Sorptionsmittel bei geringer Baulänge und geringem Bauvolumen mit wärmeträgerseitig vorzugsweise nur einen Durchgang als Gegenstromwärmeaus­ tauscher in den wesentlichen Konstruktionsmerkmalen festzulegen. Auch bei geringem Wärme­ trägerdurchsatz soll bei geringem Druckverlust guter Wärmeübergang erzielt werden.The invention is based, sorber heat exchanger for adsorption heat pump the task pen adsorption chillers or adsorption heat transformers with at least 2 Sorbering with tubes as heat exchanging elements with which heat of the or Adsorber for heating and desorption of the desorber (s) with low temperature  Differences between heat transfer fluid and sorbent with a small overall length and low Construction volume with heat transfer side preferably only one passage as countercurrent heat to specify exchangers in the essential design features. Even with low heat Carrier throughput should achieve good heat transfer with low pressure loss.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Die Zusatzoberflächen der Rohre sollen wirtschaftlich und deshalb weitgehend unter Verwendung bekannter Technologien hergestellt und betrieben werden können.The additional surfaces of the pipes should be economical and therefore largely used known technologies can be manufactured and operated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 2 solved.

Der Wärmefluß in der Strömungsachse des Wärmeträgers, die vorzugsweise in Richtung der Rohrachse liegt, soll im Verhältnis zur übertragenen Wärmemenge bei gleichzeitig geringer Rohrlänge, worunter ein Bereich von ca. 0,3 bis 6 m, vorzugsweise bis 2 m verstanden wird und geringer Wärmekapazität des Wärmeaustauschermateriales klein gehalten wird. Die größere Rohrlänge von 6 m ist insbesondere bei größeren Apparaten aus konstruktiven Gründen sinnvoll. Gleichzeitig ist wegen des periodischen Betriebes eine geringe Wärmekapazität des Sorbers erwünscht.The heat flow in the flow axis of the heat transfer medium, preferably in the direction of Pipe axis lies in relation to the amount of heat transferred and at the same time lower Pipe length, which means a range from about 0.3 to 6 m, preferably up to 2 m and low heat capacity of the heat exchanger material is kept small. The bigger one Pipe length of 6 m is particularly useful for larger devices for design reasons. At the same time, due to the periodic operation, the Sorber's heat capacity is low he wishes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 3 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 3 solved.

Der arbeitsmittelseitige Druckverlust auf dem Weg zwischen Sorptionsmittel und Kondensator bzw. Verdampfer muß wegen des dadurch bedingten Temperaturabfalles insbesondere bei Sorbersystemen, die bei niedrigen Temperaturen und Drücken mit Wasser als Arbeitsmittel arbeiten, klein sein. Ein günstiger Druckverlust wird bei gutem Wärmeübergang, dem angegebenen Sorptionsmitteldurchmesserbereich und der durchströmten Sorptionsmittelhöhe erreicht. Ferner sollen Druckverluste durch Querschnittsänderungen oder Umlenkungen vermieden werden.The pressure drop on the working medium side between the sorbent and the condenser or evaporator must in particular due to the resulting drop in temperature Sorber systems that work at low temperatures and pressures with water as the working medium work, be small. A favorable pressure loss with good heat transfer, the specified sorbent diameter range and the flow of sorbent height  reached. Furthermore, pressure losses due to changes in cross-section or redirection are said to occur be avoided.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 4 und 5 gelöst.According to the invention, these objects are achieved by the characterizing features of claims 4 and 5 solved.

Der Adsorberwärmeaustauscher soll für hohe Betriebstemperaturen, die aus thermodynamischen Gründen über 230°C, vorzugsweise über 250°C liegen, geeignet sein. Auch für den praktischen Betrieb ist es vorteilhaft, wenn für den Wärmeaustauscher noch höhere Temperaturen zugelassen werden können. Zeolith verträgt beispielsweise in einigen Anwendungsfällen kurzzeitig höhere Temperaturen so, daß Aufbau und Regelung einer für höhere Temperaturen ausgelegten Anlage wirtschaftlicher gestaltet werden können. Für hohe Temperaturen geeignete mit einseitig vergrößerten Zusatzoberflächen versehene Rohre werden durch Walzen oder Ziehen aus Vollmaterial hergestellt. Weiter werden für hohe Temperaturen geeignete Rohre mit ange­ schweißten glatten oder unterbrochenen Rund- und Längsrippen großtechnisch hergestellt. Zusatzoberflächen mit besonders geringen Materialstärken werden mit Weichloten, die bereits bei 183°C oder höchstens 232°C schmelzen, gut wärmeleitend mit Rohren verbunden. Löttechniken, die mit über 280°C schmelzenden Weichloten oder Hartloten arbeiten, sind zwar bekannt, werden für Rundrohre aber üblicherweise nicht angewendet.The adsorber heat exchanger is designed for high operating temperatures resulting from thermodynamic Reasons above 230 ° C, preferably above 250 ° C, be suitable. Also for the practical Operation, it is advantageous if even higher temperatures are permitted for the heat exchanger can be. For example, zeolite can temporarily tolerate higher ones Temperatures such that the construction and control of a system designed for higher temperatures can be made more economical. Suitable for high temperatures with one-sided Pipes provided with enlarged additional surfaces are removed by rolling or drawing Solid material manufactured. Suitable pipes for high temperatures are also included welded smooth or interrupted round and longitudinal ribs on an industrial scale. Additional surfaces with particularly low material thicknesses are made with soft solders, which are already at Melt 183 ° C or at most 232 ° C, connected to pipes with good heat conduction. Soldering techniques, are known to work with soft solders or hard solders melting above 280 ° C usually not used for round tubes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 6 solved.

In Ausgestaltung der Erfindung werden für den Aufbau der Sorberwärmeaustauscher vorzugsweise Rohre, die alle Bedingungen für eine axiale Strömung des Wärmeträgerfluids erfüllen, verwendet. Bei Einsatz von Flüssigkeiten als Wärmeträger ist die Lösung mit innenseitiger Strömung des Wärmeträgerfluids oft vorteilhaft. Die Lösung mit innenliegender Sorptionsmittelanordnung bietet besondere Vorteile, wenn als Wärmeträgerfluid Luft oder Rauchgase mit geringem Druck verwendet werden und damit eine einfache Ausführung des Wärmeträgerfluidraumes möglich ist. Eine Reinigung des Wärmeträgerfluidraumes ist bei dieser Anordnung möglich, wenn der Mantel des Wärmeträgerfluidraumes abnehmbar ausgeführt wird.In an embodiment of the invention are used for the construction of the Sorber heat exchanger preferably pipes that meet all the conditions for an axial flow of the heat transfer fluid meet, used. If liquids are used as heat carriers, the solution is included inside flow of the heat transfer fluid is often advantageous. The solution with an internal one Sorbent arrangement offers particular advantages when air or as a heat transfer fluid  Flue gases with low pressure are used and therefore a simple execution of the Heat transfer fluid space is possible. A cleaning of the heat transfer fluid space is with this Arrangement possible if the jacket of the heat transfer fluid space is made removable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 7 solved.

Bei einem zur Verschmutzung der Wärmeaustauschflächen neigenden Wärmeträgerfluid kann eine weitere Anordnung gewählt werden, die eine einfache Reinigung ermöglicht. Ein Vorzug dieser Ausführung ist, daß vom Verfahren keine Ansprüche an die Wärmeleitfähigkeit der mit Zusatzoberflächen versehenen Rohre gestellt werden, da diese senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgerfluids angeordnet sind.With a heat transfer fluid that tends to contaminate the heat exchange surfaces, a Another arrangement can be selected that allows easy cleaning. An advantage of this Execution is that the method has no claims on the thermal conductivity of the Pipes provided with additional surfaces are placed, since these are perpendicular to the direction of flow of the heat transfer fluid are arranged.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 8 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 8 solved.

Der vorteilhafte Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher ist an keine bestimmte Schaltung der Adsorptionswärmepumpe oder -Kältemaschine gebunden, in die er eingebaut wird. Ein vorteilhafter Einsatz setzt lediglich voraus, daß die für eine Adsorptionswärmepumpe oder -Kältemaschine erforderlichen Sorberwärmeaustauscher im Gegenstrom geschaltet und betrieben werden.The advantageous use of the heat exchanger according to the invention is not specific to any one Circuit of the adsorption heat pump or chiller in which it is installed. An advantageous use only presupposes that for an adsorption heat pump or -Cooling machine required sorber heat exchanger switched and operated in counterflow will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 9 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 9 solved.

Für die Herstellung der beidseitig berippten Rohre benötigen einige Hersteller ein Innenrohr (19). Dieses Rohr kann beispielsweise mit Vorteil zur Wärmezufuhr durch kondensierenden Dampf oder durch Abkühlung von Rauchgasen oder zur Übertragung von Wärme mittlerer Temperatur als Nutzwärme gemäß Anspruch 10 verwendet werden. Some manufacturers require an inner tube ( 19 ) to manufacture the tubes with ribs on both sides. This tube can be used, for example, advantageously for supplying heat by condensing steam or by cooling flue gases or for transferring heat of medium temperature as useful heat.

In vielen Fällen steht eine begrenzte Fluidmenge pro Zeiteinheit als Wärmequelle und/oder Wärmesenke zur Verfügung. Anders ausgedrückt, die Aufgabe ist, das Fluid um einen größeren Temperaturbereich, beispielsweise mehr als 10°C abzukühlen und/oder zu erwärmen.In many cases there is a limited amount of fluid per unit of time as a heat source and / or Heat sink available. In other words, the job is to get the fluid bigger Temperature range, for example more than 10 ° C to cool and / or heat.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 11 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 11.

Die Erfindung wird an Hand folgender Fig. näher beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described in more detail with reference to the following figures . It shows:

Fig. 1 einen aus einem Rohr bestehenden Sorberwärmeaustauscher mit innenseitiger Sorptionsmittelanordnung, Fig. 1 is a group consisting of a tube with internal side Sorberwärmeaustauscher Sorptionsmittelanordnung,

Fig. 2 einen aus einem Rohr bestehenden Sorberwärmeaustauscher mit außenseitiger Sorptionsmittelanordnung, Fig. 2 is a group consisting of a tube with exterior side Sorberwärmeaustauscher Sorptionsmittelanordnung,

Fig. 3 und Fig. 4 einen als Rohrbündelapparat ausgebildeten Sorberwärmeaustauscher, Fig. 3 and Fig. 4 shows a form of a tube bundle apparatus Sorberwärmeaustauscher,

Fig. 5 und Fig. 6 ein beidseitig mit Wellbändern versehenes Rohr, Fig. 5 and 6 on both sides provided with corrugated strips tube Fig.

Fig. 7 und Fig. 8 ein beidseitig mit Drähten versehenes Rohr, Fig. 7 and Fig. 8 a both sides provided with wires tube,

Fig. 9 und Fig. 10 einen aus senkrecht zur Rohrachse angeströmten Rohren aufgebauten Sorberwärmeaustauscher, FIGS. 9 and 10 a composed of perpendicular incident flow pipes to the pipe axis Sorberwärmeaustauscher FIG.

Fig. 11 Eine Gegenstromanordnung von Sorberwärmeaustauschern. Fig. 11 A counterflow arrangement of Sorber heat exchangers.

In Fig. 1 ist ein aus einem Rohr mit innenseitiger Sorptionsmittelanordnung bestehender Sorberwärmeaustauscher (1) schematisch dargestellt. Auf der Innenseite des beidseitig mit vergrößerten Oberflächen versehenen Rohres (11) sind als Zusatzoberflächen (12) beispielsweise Drähte angebracht, zwischen denen sich das Sorptionsmittel (13) beispielsweise als Schüttung befindet, die dampfdurchlässig durch ein Drahtgewebe, Lochblech oder ein Streckmetall (14) vom Raum in dem das Arbeitsmittel (15) strömt, getrennt ist. Wenn an Stelle der Schüttung eine Beschichtung der Sorberwärmeaustauscheroberfläche mit Sorptionsmittel vorgesehen wird, kann das Drahtsieb (14) entfallen. Auf der Außenseite des Rohres (11) strömt das Wärmeträgerfluid (16) durch die Zwischenräume der beispielsweise durch Drähte gebildeten Zusatzoberfläche (12). Der die Außenseite begrenzende Mantel (17) kann sich frei bewegen. Für den Fall, daß atmosphärische Luft oder Verbrennungsabgas als Wärmeträgermedium verwendet wird, bietet sich diese Lösung besonders an. In diesem Fall können leicht mehrere Rohre in einem Mantel (17) mit an den zur Verfügung stehenden Platz angepaßtem Mantelquerschnitt untergebracht werden. Wenn der Mantel abnehmbar ausgeführt ist, ist eine Reinigung auf der Wärmeträgerfluidseite möglich.In Fig. 1, a Sorber heat exchanger ( 1 ) consisting of a tube with an internal sorbent arrangement is shown schematically. On the inside of the tube ( 11 ) provided with enlarged surfaces on both sides, for example, wires are attached as additional surfaces ( 12 ), between which there is the sorbent ( 13 ), for example as a bed, which is vapor-permeable through a wire mesh, perforated plate or expanded metal ( 14 ) from Space in which the working fluid ( 15 ) flows is separated. If a coating of the sorber heat exchanger surface with sorbent is provided instead of the bed, the wire screen ( 14 ) can be omitted. On the outside of the tube ( 11 ), the heat transfer fluid ( 16 ) flows through the intermediate spaces of the additional surface ( 12 ) formed, for example, by wires. The jacket ( 17 ) delimiting the outside can move freely. In the event that atmospheric air or combustion exhaust gas is used as the heat transfer medium, this solution is particularly suitable. In this case, several pipes can easily be accommodated in a jacket ( 17 ) with a jacket cross section adapted to the available space. If the jacket is removable, cleaning on the heat transfer fluid side is possible.

Für den vorteilhaften Einsatz der erfindungsgemäßen Sorberwärmeaustauscher ist es dabei unabhängig von der Schaltung lediglich notwendig, daß das Wärmeträgerfluid bei Abkühlung auf Adsorberbetrieb und im Adsorberbetrieb an der einen Seite und bei der Vorwärmung zur Desorption und im Desorberbetrieb an der anderen Seite der Sorberwärmeaustauscher eintritt, wodurch sich eine kalte und eine heiße Seite ausbildet.It is here for the advantageous use of the sorber heat exchanger according to the invention regardless of the circuit only necessary that the heat transfer fluid on cooling Adsorber operation and in adsorber operation on one side and during preheating Desorption and in desorber operation on the other side of the sorber heat exchanger occurs, which creates a cold and a hot side.

Bei Abkühlung auf Adsorbertemperatur und im Betrieb als Adsorber strömt das Wärmeträger­ fluid (16) und der Arbeitsmitteldampf (18) in Pfeilrichtung. Das Wärmeträgerfluid erwärmt sich durch fühlbare Wärme aus der Abkühlung und Adsorptionswärme beispielsweise von 20°C auf anfangs 220°C und am Ende der Adsorptionsperiode auf beispielsweise 160°C oder weniger. Bei Vorwärmung zur Desorption und im Betrieb als Desorber strömt das Wärmeträgerfluid (16) und der Arbeitsmitteldampf (18) entgegen der Pfeilrichtung. Dem aus dem Adsorber austretenden Wärmeträgerfluid wird weitere Wärme zugeführt und es tritt an der heißen Seite in den Desorber­ wärmeaustauscher mit einer Temperatur von beispielsweise 180°C bis 240°C ein, kühlt sich durch Abgabe von fühlbarer Wärme und Desorptionswärme an den Desorber ab und tritt an der kalten Seite mit einer Temperatur von anfangs 20°C und am Ende der Wärmeaustauschperiode beispielsweise 80°C oder wärmer aus. When cooling to the adsorber temperature and when operating as an adsorber, the heat transfer fluid ( 16 ) and the working fluid vapor ( 18 ) flow in the direction of the arrow. The heat transfer fluid heats up through sensible heat from the cooling and heat of adsorption, for example from 20 ° C. to initially 220 ° C. and at the end of the adsorption period to, for example, 160 ° C. or less. When preheating for desorption and in operation as a desorber, the heat transfer fluid ( 16 ) and the working fluid vapor ( 18 ) flow counter to the direction of the arrow. The heat transfer fluid emerging from the adsorber is supplied with further heat and it enters the desorber on the hot side in the heat exchanger at a temperature of, for example, 180 ° C. to 240 ° C., cools down by giving off sensible heat and desorption heat to the desorber and occurs on the cold side with a temperature of initially 20 ° C and at the end of the heat exchange period, for example 80 ° C or warmer.

Bei Betrieb mit gasförmigen Wärmeträgerfluids sind bei atmosphärischem Druck und moderatem Druckverlust Wärmedurchgangszahlen von 150 bis 350 W/(m2.K) und mehr bezogen auf die Rohraußenfläche wirtschaftlich erreichbar. Bei Betrieb mit Flüssigkeiten als Wärmeträger sind Wärmedurchgangszahlen von mehr als 400 W/(m2.K) wirtschaftlich zu erzielen. Vorzugsweise werden Rohre mit kreisrundem Querschnitt verwendet. Es können aber auch Rohre mit anderen Querschnitten, wie ovalem Querschnitt oder Rechteckquerschnitt verwendet werden, wenn keine zu hohen Druckdifferenzen zwischen Adsorptionsmittelraum und Wärmeträgerfluidraum bestehen.When operating with gaseous heat transfer fluids, heat transfer coefficients of 150 to 350 W / (m 2 .K) and more can be economically achieved with atmospheric pressure and moderate pressure loss in relation to the outer surface of the pipe. When operating with liquids as a heat transfer medium, heat transfer coefficients of more than 400 W / (m 2 .K) can be achieved economically. Tubes with a circular cross section are preferably used. However, tubes with other cross sections, such as oval cross section or rectangular cross section, can also be used if there are no excessive pressure differences between the adsorbent space and the heat transfer fluid space.

In Fig. 2 ist ein aus einem Rohr mit außenseitiger Sorptionsmittelanordnung bestehender Sorberwärmeaustauscher (1) schematisch dargestellt. In diesem Fall ist das Sorptionsmittel (13) auf der Außenseite des beidseitig mit vergrößerten Oberflächen (12) versehenen Rohres (11) zwischen Drähten untergebracht. Die Schüttung wird durch ein Drahtgewebe, Lochblech oder Streckmetall (14) vom Dampfraum (15) getrennt. Wenn an Stelle der Schüttung eine Beschichtung der Sorberwärmeaustauscheroberfläche mit Sorptionsmittel vorgesehen wird, kann das Drahtsieb (14) entfallen. Der die Außenseite begrenzende Mantel (17) ist gasdicht mit dem Innenrohr (11) verbunden. Zum Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung kann er mit Dehnungsausgleich ausgebildet sein. Auf der Innenseite des Rohres (11) strömt das Wärmeträgerfluid (16) durch die beispielsweise durch Drähte vergrößerte Oberfläche (12). Das Innenrohr (19) ist aus Herstellungsgründen vorgesehen, kann aber als zusätzliche Oberfläche für den Wärmeaustausch, beispielsweise eine Beheizung mit Dampf oder Abkühlung von Verbrennungsgasen bei indirekter Beheizung des Wärmeträgerfluidkreislaufes verwendet werden. Bei Abkühlung auf Adsorbertemperatur und im Betrieb als Adsorber strömt das Wärmeträgerfluid (16) und der Arbeitsmitteldampf (18) in Pfeilrichtung. Im Betrieb als Desorber und bei Vorwärmung zur Desorption strömt das Wärmeträgerfluid (16) und der Arbeitsmitteldampf (18) entgegen der Pfeilrichtung.In Fig. 2, a Sorber heat exchanger ( 1 ) consisting of a tube with an outside sorbent arrangement is shown schematically. In this case, the sorbent ( 13 ) is housed on the outside of the tube ( 11 ) provided with enlarged surfaces ( 12 ) on both sides between wires. The bed is separated from the steam space ( 15 ) by a wire mesh, perforated plate or expanded metal ( 14 ). If a coating of the sorber heat exchanger surface with sorbent is provided instead of the bed, the wire screen ( 14 ) can be omitted. The jacket ( 17 ) delimiting the outside is connected to the inner tube ( 11 ) in a gas-tight manner. To compensate for the different thermal expansion, it can be designed with expansion compensation. On the inside of the tube ( 11 ), the heat transfer fluid ( 16 ) flows through the surface ( 12 ), for example enlarged by wires. The inner tube ( 19 ) is provided for manufacturing reasons, but can be used as an additional surface for heat exchange, for example heating with steam or cooling of combustion gases with indirect heating of the heat transfer fluid circuit. When cooling to the adsorber temperature and when operating as an adsorber, the heat transfer fluid ( 16 ) and the working fluid vapor ( 18 ) flow in the direction of the arrow. When operating as a desorber and when preheating for desorption, the heat transfer fluid ( 16 ) and the working fluid vapor ( 18 ) flow counter to the direction of the arrow.

Weitere Einzelheiten entsprechen den Erläuterungen zu Fig. 1.Further details correspond to the explanations for FIG. 1.

In Fig. 3 und Fig. 4 ist ein aus mehreren parallelen Rohren aufgebauter Sorberwärmeaustauscher (1) dargestellt. Er besteht aus den Rohren (11) mit beidseitig vergrößerter Oberfläche (12), der Sorptionsmittelfüllung (13), dem Drahtsieb, Lochblech oder Streckmetall (14) und dem Mantel (17). Das Rohr (19) ist nicht gezeichnet. Diese Anordnung ist für große Apparate wirtschaftlich, bei denen das Sorptionsmittel auf der Außenseite der Rohre angeordnet ist.In Fig. 3 and Fig. 4 a built-up of several parallel tubes Sorberwärmeaustauscher (1) is shown. It consists of the tubes ( 11 ) with an enlarged surface ( 12 ) on both sides, the sorbent filling ( 13 ), the wire screen, perforated plate or expanded metal ( 14 ) and the jacket ( 17 ). The tube ( 19 ) is not drawn. This arrangement is economical for large apparatuses in which the sorbent is located on the outside of the tubes.

Bei entsprechender Gestaltung des Apparates kann das Sorptionsmittel (13) auch auf der Innenseite der Rohre (11) untergebracht werden. Insbesondere bei Verwendung eines unter Normaldruck stehenden gasförmigen Wärmeträgerfluids ist eine Anordnung des Sorptionsmittels (13) auch auf der Innenseite der Rohre (11) sinnvoll, weil dann das Wärmeträgerfluid auf der druckmäßig unproblematischen Seite geführt werden kann.With an appropriate design of the apparatus, the sorbent ( 13 ) can also be accommodated on the inside of the tubes ( 11 ). In particular when using a gaseous heat transfer fluid under normal pressure, an arrangement of the sorbent ( 13 ) on the inside of the tubes ( 11 ) is also useful, because then the heat transfer fluid can be guided on the pressure-unproblematic side.

Weitere Einzelheiten entsprechen den Erläuterungen zu Fig. 1 und 2.Further details correspond to the explanations for FIGS. 1 and 2.

In Fig. 5 und Fig. 6 wird ein mit beidseitig angeordneten Zusatzoberflächen versehenes Rohr (11) gezeigt. Als Zusatzoberflächen sind außen und innen Wellbänder (31) von beispielsweise 5 mm Breite beispielsweise aus Kupfer, Messing oder Stahl mit dem Rohr (11) durch Löten oder Anpressen gut wärmeleitend verbunden. Dadurch können die Austauschflächen auf das ca. 3- bis 20fache der Rohraußenfläche vergrößert werden. Das Innenrohr (19) ist aus Fertigungsgründen erforderlich. Dieses Rohr ist besonders für eine axiale Durchströmung geeignet. Eine radiale Durchströmung durch die Sorptionsmittelschicht ist möglich. Insbesondere wenn das Sorptions­ mittel als Beschichtung aufgebracht wird, sind auf der Sorptionsmittelseite andere vergrößerte Oberflächen, wie Querrippen, beispielsweise Rundrippen oder schraubenförmig aufgebrachte Rippen oder Längsrippen, die vorzugsweise in axialer Richtung unterbrochen sind, vorteilhaft. In Fig. 5 and Fig. 6 is a provided with surfaces arranged on both sides additional tube (11) is shown. As additional surfaces, corrugated strips ( 31 ) of, for example, 5 mm width, for example made of copper, brass or steel, are connected to the tube ( 11 ) by soldering or pressing with good thermal conductivity on the outside and inside. As a result, the exchange areas can be enlarged to approx. 3 to 20 times the outer pipe area. The inner tube ( 19 ) is required for manufacturing reasons. This tube is particularly suitable for axial flow. A radial flow through the sorbent layer is possible. Particularly when the sorbent is applied as a coating, other enlarged surfaces, such as transverse ribs, for example round ribs or helically applied ribs or longitudinal ribs, which are preferably interrupted in the axial direction, are advantageous on the sorbent side.

In Fig. 7 und Fig. 8 wird ein mit beidseitig angeordneten Zusatzoberflächen versehenes Rohr (11) gezeigt, an welchem als Zusatzoberflächen außen und innen Drähte (32) vorzugsweise aus Kupfer angelötet sind. Dadurch können die Austauschflächen ebenfalls auf das ca. 3-20fache der Rohraußenfläche vergrößert werden. Als Innenrohr ist als Beispiel ein für Arbeitsmitteldampf durchlässiges Rohr aus Drahtgewebe, Lochblech oder Streckmetall (14) vorgesehen. Dieses Rohr eignet sich gleich gut für eine axiale wie für eine radiale Durchströmung. Auch bei diesem Rohr können innen und außen unterschiedliche Zusatzoberflächen angebracht werden.In Fig. 7 and Fig. 8 is a provided with surfaces arranged on both sides additional tube (11) is shown, on which surfaces as additional wires (32) are outside and inside soldered preferably made of copper. As a result, the exchange surfaces can also be enlarged to approx. 3-20 times the outer surface of the pipe. As an example, a tube made of wire mesh, perforated sheet metal or expanded metal ( 14 ) which is permeable to working fluid vapor is provided as the inner tube. This tube is equally suitable for an axial as for a radial flow. With this tube, different additional surfaces can be attached inside and outside.

In Fig. 9 und Fig. 10 ist ein aus senkrecht zur Rohrachse angeströmten Rohren aufgebauter Sorberwärmeaustauscher gezeigt. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß keine Ansprüche an die Wärmeleitfähigkeit der Rohre (11) gestellt werden. Das Sammelrohr (22) muß eine geringe Wärmeleitung in der Strömungsachse des Wärmeträgerfluids haben, was durch geringe Wandstärke und Wahl eines Materiales mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie Messing, Kupfer-Nickelleglerungen, Stahl oder insbesondere Chrom-Nickelstahl, erreicht wird. Wenn man den Mantel (17) demontierbar ausführt, können die Rohre wärmeträgerfluidseitig leicht gereinigt werden. Weiter ist der Apparat (5), der als Kondensator und anschließend als Verdampfer genutzt wird, eingezeichnet. Auf der Außenseite der Rohre (11) strömt das Wärmeträgerfluid an den Zusatzflächen (12) vorbei, die geringen Strömungswiderstand und guten Wärmeübergang bei Anströmung senkrecht zur Rohrachse erreichen, wie spiralförmig aufgewickelte Rippen, Rundrippen oder rechteckige Rippen. Auf der Innenseite der Rohre ist das Sorptionsmittel (13) an oder zwischen der Zusatzoberfläche (12) untergebracht. Die Rohre sind mit dem Sammelrohr (22) verbunden. In Fig. 6 ist der Apparat (5) direkt mit dem Sammelrohr 22 verbunden. Eine direkte Verbindung mit dem Sammelrohr hat den Vorteil eines geringeren Druckverlustes des Arbeitsmittels (18). In Fig. 9 and Fig. 10 is a constructed of vertically flows to the tube axis Sorberwärmeaustauscher pipes is shown. This structure has the advantage that no demands are made on the thermal conductivity of the tubes ( 11 ). The manifold ( 22 ) must have a low heat conduction in the flow axis of the heat transfer fluid, which is achieved by low wall thickness and choice of a material with low thermal conductivity, such as brass, copper-nickel control, steel or in particular chrome-nickel steel. If the jacket ( 17 ) is designed to be removable, the tubes can be easily cleaned on the heat transfer fluid side. The apparatus ( 5 ), which is used as a condenser and subsequently as an evaporator, is also shown. On the outside of the tubes ( 11 ), the heat transfer fluid flows past the additional surfaces ( 12 ), which achieve low flow resistance and good heat transfer when flowing perpendicular to the tube axis, such as spirally wound fins, round fins or rectangular fins. On the inside of the tubes, the sorbent ( 13 ) is housed on or between the additional surface ( 12 ). The tubes are connected to the header tube ( 22 ). In Fig. 6, the apparatus ( 5 ) is connected directly to the manifold 22 . A direct connection to the collecting pipe has the advantage of a lower pressure loss of the working medium ( 18 ).

Eine Zuordnung vom jeweiligen Adsorber zum Verdampfer und vom jeweiligen Desorber zum Kondensator ist bei Einbau entsprechender Umschaltarmaturen ebenfalls möglich.An assignment from the respective adsorber to the evaporator and from the respective desorber to Capacitor is also possible if appropriate switch fittings are installed.

Bei der Abkühlung auf Adsorbertemperatur und im Betrieb als Adsorber strömt das Wärme­ trägerfluid (16) und der Arbeitsmitteldampf (18) in Pfeilrichtung. In dieser Phase ist der Apparat (5) mit einer Wärmequelle verbunden und verdampft Arbeitsmittel, welches im Adsorber adsorbiert wird. Bei der Vorwärmung zur Desorption und im Betrieb als Desorber strömt das Wärmeträgerfluid (16) und der Arbeitsmitteldampf (18) entgegen der Pfeilrichtung. In dieser Phase ist der Apparat (5) mit einer Wärmesenke verbunden und kondensiert das aus dem Desorber desorbierte Arbeitsmittel.When cooling to adsorber temperature and in operation as an adsorber, the heat carrier fluid ( 16 ) and the working fluid vapor ( 18 ) flow in the direction of the arrow. In this phase, the apparatus ( 5 ) is connected to a heat source and evaporates the working fluid, which is adsorbed in the adsorber. During preheating for desorption and in operation as a desorber, the heat transfer fluid ( 16 ) and the working fluid vapor ( 18 ) flow against the direction of the arrow. In this phase, the apparatus ( 5 ) is connected to a heat sink and condenses the working medium desorbed from the desorber.

Weitere Einzelheiten entsprechen den Erläuterungen zu Fig. 1.Further details correspond to the explanations for FIG. 1.

In Fig. 11 ist eine Gegenstromanordnung von Sorberwärmeaustauschern in einer Sorptionswärmepumpe- oder Kältemaschine gezeigt. Bei Aufwärmung und/oder Abkühlung eines Stoffstromes um eine größere Temperaturdifferenz hat diese Anordnung den Vorteil, daß der Temperaturhub in 2 Stufen erfolgt und Antriebsenergie gespart wird. Der zusätzliche apparative Aufwand ist gering, da die Adsorberwärmeaustauscher ohnehin aus mehreren Elementen bestehen und wärmeträgerfluidseitig in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden können. Es sind 4 Sorberwärmeaustauscher (101, 102, 103, 104), eine Vierwegearmatur (56), eine Fördereinrichtung für Wärmeträgerfluid (55), eine Wärmeaustauschvorrichtung für mittlere Temperatur (57) und eine Wärmeaustauschvorrichtung für hohe Temperatur (58) vorgesehen. Die Apparate (53) und (54) können wie in Fig. 11 gezeigt, bei entsprechender Apparateausführung und leitungsmäßiger Zuordnung zur Wärmequelle (62) als Verdampfer und bei leitungsmäßiger Zuordnung zur Wärmesenke (61) als Kondensator betrieben werden. Bei leitungsmäßiger Zuordnung zur Wärmesenke (61) können die Apparate (51) und (52) als Kondensatoren und bei leitungsmäßiger Zuordnung zur Wärmequelle (62) als Verdampfer betrieben werden. FIG. 11 shows a counterflow arrangement of sorber heat exchangers in a sorption heat pump or refrigeration machine. If a material flow is warmed up and / or cooled down by a greater temperature difference, this arrangement has the advantage that the temperature rise takes place in two stages and drive energy is saved. The additional outlay on equipment is low, since the adsorber heat exchanger consists of several elements anyway and can be accommodated in a common housing on the heat transfer fluid side. There are 4 sorber heat exchangers ( 101 , 102 , 103 , 104 ), a four-way valve ( 56 ), a conveyor for heat transfer fluid ( 55 ), a heat exchange device for medium temperature ( 57 ) and a heat exchange device for high temperature ( 58 ). The apparatuses ( 53 ) and ( 54 ) can, as shown in FIG. 11, be operated as an evaporator if the apparatus is designed appropriately and assigned in line with the heat source ( 62 ) and as a condenser when assigned to the heat sink ( 61 ) in line. If the cables are assigned to the heat sink ( 61 ), the apparatus ( 51 ) and ( 52 ) can be operated as condensers and if they are assigned to the heat source ( 62 ) as an evaporator.

Im Betrieb wird kaltes Wärmeträgerfluid mit der Fördereinrichtung (55) über die 4-Wegearmatur (56) durch die wärmeträgerfluidseitig parallel geschalteten Adsorber (103) und (104) gefördert, in denen es sich erwärmt wobei sich die Sorber abkühlen. Die Sorber (103) und (104) adsorbieren Arbeitsmittel, welches in den als Verdampfer arbeitenden Apparaten (53) und (54) verdampft wurde. In der Wärmeaustauscheinrichtung (58) wird das Wärmeträgerfluid durch indirekten Wärmeaustausch oder durch direkte Mischung mit einem heißen Wärmestrom weiter erwärmt und kühlt sich in den Desorbern (101) und (102) ab, wobei sich die Desorber erwärmen und Arbeitsmittel desorbieren, welches in den Apparaten (51) und (52), die als Kondensatoren arbeiten, kondensiert wird. Das Wärmeträgerfluid gelangt über die 4-Wegearmatur (56) in die Wärmeaustauscheinrichtung (57) in der es durch Nutzwärmeabgabe weiter abgekühlt wird und gelangt wieder zur Fördereinrichtung (55). Wenn als Wärmeträgerfluid atmosphärische Luft verwendet wird, kann das Wärmeträgerfluid direkt in die Atmosphäre geleitet werden. Die Fördereinrichtung (55) saugt dann direkt Luft an. Die Wärmeaustauscheinrichtung (57) kann dann entfallen. Nach Beladung der Adsorbers (103) und (104) und Desorption der Desorber (101) und (102) wird die Förderrichtung des Wärmeträgerfluids mit der 4-Wegearmatur (56) umgeschaltet. Dadurch werden die bisherigen Adsorber zu Desorbern und die bisherigen Verdampfer zu Kondensatoren und umgekehrt. Etwa gleichzeitig wird das Medium der Wärmesenke (61), welches in den Apparaten (51) und (52) Kondensationswärme aufnahm durch die neuen Kondensatoren (53) und (54) und das Medium der Wärmequelle (62), welches in den Apparaten (53) und (54) Wärme abgab durch die neuen Verdampfer (51) und (52) geför­ dert.In operation, cold heat transfer fluid is conveyed with the conveying device ( 55 ) via the 4-way valve ( 56 ) through the adsorbers ( 103 ) and ( 104 ) connected in parallel on the heat transfer fluid side, in which it heats up and the sorbers cool down. The sorbers ( 103 ) and ( 104 ) adsorb working medium which has been evaporated in the apparatus ( 53 ) and ( 54 ) working as an evaporator. In the heat exchange device ( 58 ), the heat transfer fluid is further heated by indirect heat exchange or by direct mixing with a hot heat flow and cools down in the desorbers ( 101 ) and ( 102 ), the desorbers heating up and desorbing working fluid which is in the apparatus ( 51 ) and ( 52 ), which work as capacitors, is condensed. The heat transfer fluid passes through the 4-way fitting ( 56 ) into the heat exchange device ( 57 ), in which it is cooled further by the release of useful heat and returns to the delivery device ( 55 ). If atmospheric air is used as the heat transfer fluid, the heat transfer fluid can be conducted directly into the atmosphere. The conveyor ( 55 ) then sucks air directly. The heat exchange device ( 57 ) can then be omitted. After loading the adsorbers ( 103 ) and ( 104 ) and desorption of the desorbers ( 101 ) and ( 102 ), the direction of delivery of the heat transfer fluid is switched with the 4-way valve ( 56 ). This turns the previous adsorbers into desorbers and the previous evaporators into condensers and vice versa. Approximately at the same time, the medium of the heat sink ( 61 ), which absorbed heat of condensation in the apparatus ( 51 ) and ( 52 ) by the new condensers ( 53 ) and ( 54 ) and the medium of the heat source ( 62 ), which in the apparatus ( 53 ) and ( 54 ) emitted heat by the new evaporators ( 51 ) and ( 52 ) promoted.

Claims (11)

1. Sorberwärmeaustauscher für eine periodisch arbeitende Adsorptionswärmepumpe Adsorptionskältemaschine oder einen Adsorptionswärmetransformator mit wenigstens 2 Sorbern mit Rohren als wärmeaustauschenden Elementen, mit dem Wärme des oder der Adsorber zur Erwärmung und Desorption des oder der Desorber mit geringen Temperaturdifferenzen zwischen Wärmeträgerfluid, Sorbermaterial und Sorptionsmittel übertragen wird, mit einem Raum in dem ein Wärmeträgerfluid strömt und einem Raum in dem ein Sorptionsmittel untergebracht ist, der mit einem weiteren Raum dampfdurchlässig verbunden ist, in dem Arbeitsmitteldampf von einem Verdampfer oder zu einem Kondensator strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher aus einem oder mehreren beiderseitig mit Zusatzoberflächen versehenen Rohren aufgebaut ist, wobei das Verhältnis der Fläche der Zusatzoberflächen sowohl auf der Rohraußenseite, als auch auf der Rohrinnenseite zur Glattrohraußenfläche im wirtschaftlichen Rahmen groß gewählt wird, worunter ein Bereich von ca. 2 bis 30 verstanden wird und guter Wärmeübergang bei geringem Bauvolumen durch geringe Abstände der die Flächen bildenden Bauteile von 0,5-10 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm, erreicht wird und dadurch bei geringer Baulänge vorzugsweise mit nur einem wärmeträgerseitigen Durchgang örtlich Gegenstrom erreicht wird.1. sorber heat exchanger for a periodically working adsorption heat pump adsorption chiller or an adsorption heat transformer with at least 2 sorbers with tubes as heat-exchanging elements, with the heat of the adsorber or heaters for heating and desorption of the desorber or desorbers with small temperature differences between heat transfer fluid, sorber material and sorbent is transferred a space in which a heat transfer fluid flows and a space in which a sorbent is accommodated, which is connected to another space in a vapor-permeable manner, in which working fluid vapor flows from an evaporator or to a condenser, characterized in that the heat exchanger consists of one or more on both sides Tubes provided with additional surfaces is constructed, the ratio of the area of the additional surfaces both on the outside of the tube and on the inside of the tube to the smooth outer surface of the tube in the economical range Hmen is chosen large, which means a range of approx. 2 to 30 and good heat transfer with a small construction volume is achieved by small distances between the components forming the surfaces of 0.5-10 mm, preferably 1 to 4 mm, and thereby less Overall length is preferably achieved locally with only one passage on the heat transfer side. 2. Sorberwärmeaustauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wärmeträgerseite Flächen mit günstigem Verhältnis von Strömungswiderstand zu Wärmeübergang und auf der Adsorptionsmittelseite Flächen mit weitgehend freiem radialen Durchgang für den Arbeitsmitteldampf, wie Querrippen, insbesondere Rundrippen oder Rechteckrippen, Längsrippen vorzugsweise mit Unterbrechungen, schraubenförmig angebrachten Wellbändern oder vorzugsweise Drähten vorgesehen werden.2. Sorber heat exchanger according to claim 1, characterized in that on the Areas with a favorable ratio of flow resistance to heat transfer side Heat transfer and surfaces with largely free radial on the adsorbent side Passage for the working fluid steam, such as transverse ribs, in particular round ribs or  Rectangular ribs, longitudinal ribs preferably with interruptions, attached helically Corrugated bands or preferably wires are provided. 3. Sorberwärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 und 2, bei dem das Wärmeträgerfluid in Richtung der Rohrachsen strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Rohre zur Verringerung der Wärmeleitung gering gewählt wird, was durch im wirtschaftlichen Rahmen geringe Rohrdurchmesser möglich ist und korrosionsfestes Material voraussetzt, Rohrmaterial mit geringer Wärmeleitfähigkeit wie z. B. Kupfer-Zinklegierungen (Messing), Kupfer-Nickellegierungen, Stahl oder vorzugsweise Chrom-Nickel-Stahl gewählt wird und daß als Zusatzoberflächen ebenfalls mit geringer Wandstärke, vorzugsweise Flächen mit Unterbrechungen in Richtung der Rohrachsen, wie beispielsweise unterbrochene Längsrippen, schraubenförmig angebrachte Wellbänder oder vorzugsweise Drähte und auf der Adsorptionsmittelseite auch Querrippen gewählt werden.3. Sorber heat exchanger according to claim 1 and 2, wherein the heat transfer fluid in the direction the pipe axes flows, characterized in that the wall thickness of the pipes for Reduction in heat conduction is chosen small, which is due to the economic context small pipe diameter is possible and requires corrosion-resistant material, pipe material with low thermal conductivity such. B. copper-zinc alloys (brass), Copper-nickel alloys, steel or preferably chrome-nickel steel is chosen and that as additional surfaces also with thin walls, preferably surfaces with Interruptions in the direction of the tube axes, such as interrupted longitudinal ribs, helically attached corrugated tapes or preferably wires and on the Cross ribs can also be selected on the adsorbent side. 4. Sorberwärmeaustauscher gemäß Anspruch 1, 2 und 3, bei dem das Sorptionsmittel als Beschichtung der Rohr- und Zusatzflächen angebracht ist oder als Schüttung durch ein Drahtsieb oder Lochblech vom Arbeitsmitteldampfraum dampfdurchlässig getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Sorptionsmittel aufnehmende Zusatzfläche bei einem Sorptionsmitteldurchmesser von 0,3 bis 3 mm eine Höhe von ca. 4 bis 25 mm hat, wobei die niedrigere Schichthöhe bei kleineren Abmessungen des Sorptionsmittels und entsprechend geringen Abständen der die Zusatzfläche bildenden Bauteile vorgesehen wird.4. Sorber heat exchanger according to claim 1, 2 and 3, wherein the sorbent as Coating of the pipe and additional surfaces is attached or as a fill through a wire screen or perforated plate is separated from the working medium vapor space so that it is permeable to steam characterized in that the additional surface receiving the sorbent at a Sorbent diameter of 0.3 to 3 mm has a height of about 4 to 25 mm, the lower layer height with smaller dimensions of the sorbent and accordingly short distances between the components forming the additional surface is provided. 5. Sorberwärmeaustauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator mit dem Verdampfer kombiniert ist und direkt mit dem Arbeitsmitteldampfraum des Sorbers verbunden ist, wobei als verbindendes Material schlecht wärmeleitendes Metall mit geringer Wandstärke gewählt wird.5. Sorber heat exchanger according to at least one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized characterized in that the condenser is combined with the evaporator and directly with the  Working medium vapor space of the sorber is connected, being bad as a connecting material thermally conductive metal with a small wall thickness is selected. 6. Sorberwärmeaustauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Rohre mit den Zusatzoberflächen über ca. 230°C, vorzugsweise über 280°C schmelzende Weichlote oder Hartlote verwendet werden, wobei auch einseitig mit aus dem Vollmaterial herausgearbeiteten Rippen oder geschweißten Rippen oder mit sonstigen Zusatzflächen versehene Rohre durch Zusatzoberflächen auf der anderen Seite komplettiert werden können.6. Sorber heat exchanger according to at least one of claims 1, 2, 3, 4 or 5, characterized characterized in that for connecting the pipes to the additional surfaces above approx. 230 ° C, preferably soft solders or hard solders melting above 280 ° C. are used, although also on one side with ribs made of solid material or welded ribs or with other additional surfaces provided by additional surfaces on the other side can be completed. 7. Sorberwärmeaustauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Raum in dem das Wärmeträgerfluid strömt und einem Raum, in dem das Sorptionsmittel untergebracht ist der mit einem weiteren Raum, in dem der Arbeitsmitteldampf strömt, dampfdurchlässig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem oder mehreren Rohren aufgebaut ist, das Wärmeträgerfluid in Richtung der Rohrachse auf der Rohrinnenseite oder der Rohraußenseite strömt und das Sorbermaterial auf der jeweils anderen Rohrseite angebracht ist, wobei zur Reinigung eine abnehmbare Ausführung des Mantels vorgesehen werden kann.7. Sorber heat exchanger according to at least one of claims 1 to 6, with a space in the the heat transfer fluid flows and a room in which the sorbent is housed is connected to another room in which the working fluid steam flows, permeable to steam, characterized in that it is constructed from one or more tubes, the Heat transfer fluid in the direction of the pipe axis on the inside or outside of the pipe flows and the sorber material is attached to the other side of the pipe, whereby to Cleaning a removable version of the jacket can be provided. 8. Sorberwärmeaustauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Raum in dem das Wärmeträgerfluid strömt und einem Raum, in dem das Sorptionsmittel untergebracht ist der mit einem weiteren Raum, in dem der Arbeitsmitteldampf strömt, dampfdurchlässig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß er aus wenigstens 4, vorzugsweise mehr als 10 Rohren aufgebaut ist, die mit einem Sammelrohr für das Arbeitsmittel verbunden sind, welches eine geringe Wärmeleitung hat, das Wärmeträgerfluid senkrecht zur Rohrachse auf der Rohraußenseite strömt und das Sorptionsmittel auf der Rohrinnenseite angebracht ist und vorzugsweise ein abnehmbarer Mantel vorgesehen ist.8. Sorber heat exchanger according to at least one of claims 1 to 6, with a space in where the heat transfer fluid flows and a room in which the sorbent is housed which is connected to another room in which the working fluid steam flows, permeable to steam is characterized in that it consists of at least 4, preferably more than 10 tubes is constructed, which are connected to a manifold for the working fluid, which is a has low heat conduction, the heat transfer fluid perpendicular to the pipe axis on the outside of the pipe  flows and the sorbent is attached to the inside of the tube and preferably a removable jacket is provided. 9. Einbau von Sorberwärmeaustauschern, die nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche gebaut sind in eine Wärmepumpe oder Kältemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgerfluid bei Abkühlung auf Adsorberbetrieb und im Adsorberbetrieb an der einen Seite und bei der Vorwärmung zur Desorption und im Desorberbetrieb an der anderen Seite der Sorberwärmeaustauscher eintritt, wodurch sich eine kalte und eine heiße Seite ausbildet.9. Installation of Sorber heat exchangers according to at least one of the preceding claims are built in a heat pump or refrigerator, characterized in that the Heat transfer fluid on one side when cooling to adsorber operation and in adsorber operation and during preheating for desorption and in desorber operation on the other side of the Sorber heat exchanger occurs, which forms a cold and a hot side. 10. Sorberwärmeaustauscher nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Raum in dem das Wärmeträgerfluid strömt und einem Raum, in dem das Sorptionsmittel untergebracht ist der mit einem weiteren Raum, in dem der Arbeitsmitteldampf strömt, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Raum (19) zum Wärmeaustausch genutzt wird.10. Sorber heat exchanger according to at least one of the preceding claims with a space in which the heat transfer fluid flows and a space in which the sorbent is housed which is connected to a further space in which the working fluid vapor flows, characterized in that a further space ( 19 ) is used for heat exchange. 11. Adsorptionswärmepumpe oder -Kältemaschine mit Sorberwärmeaustauschern nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfräume der Adsorber und der Desorber in 2 oder mehrere getrennte Räume aufgeteilt werden und an ebenso viele Kondensator- und Verdampferräume angeschlossen werden, die vorzugsweise als Kondensator-Verdampfer ausgebildet sind.11. Adsorption heat pump or chiller with sorber heat exchangers after at least one of the preceding claims, characterized in that the steam rooms the adsorber and the desorber are divided into 2 or more separate rooms and on as many condenser and evaporator rooms are connected, which are preferably as Condenser-evaporators are formed.
DE19645475A 1996-11-05 1996-11-05 Periodic adsorption heat pump, adsorption chiller or adsorption heat transformer Expired - Fee Related DE19645475B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19645475A DE19645475B4 (en) 1996-11-05 1996-11-05 Periodic adsorption heat pump, adsorption chiller or adsorption heat transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19645475A DE19645475B4 (en) 1996-11-05 1996-11-05 Periodic adsorption heat pump, adsorption chiller or adsorption heat transformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19645475A1 true DE19645475A1 (en) 1998-05-14
DE19645475B4 DE19645475B4 (en) 2006-05-18

Family

ID=7810641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19645475A Expired - Fee Related DE19645475B4 (en) 1996-11-05 1996-11-05 Periodic adsorption heat pump, adsorption chiller or adsorption heat transformer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19645475B4 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19818807A1 (en) * 1998-04-27 1999-10-28 Behr Gmbh & Co Sorption device for air conditioning of vehicle interior
FR2804750A1 (en) * 2000-02-04 2001-08-10 Zedrys Zeolite Drying System Solid-gas reversible adsorption reactor for a refrigerating systems has an enclosure containing an adsorbing solid, where a tube containing a sleeve is placed
NL1017552C2 (en) * 2001-03-09 2002-09-10 Gastec Nv Absorption heat pump has multiple heat exchangers in two chambers, one for heat absorption cycle and one for evaporation cycle
AT410716B (en) * 2001-02-23 2003-07-25 Vaillant Gmbh ADSORBER / DESORBER FOR A ZEOLITH HEATER
WO2010004302A1 (en) * 2008-06-16 2010-01-14 Carbon Zero Limited Energy absorption and release devices and systems
WO2012115514A3 (en) * 2011-02-22 2013-01-17 Cooll Sustainable Energy Solutions B.V. Adsorption cell for an adsorption compressor and method of operation thereof
EP3184931A4 (en) * 2014-08-22 2018-07-25 Zhongying Changjiang International New Energy Investment Co., Ltd Solar water heating auxiliary heat storage device and power plant boiler solar water heating supply system formed thereof
DE102019203479A1 (en) * 2019-03-14 2020-09-17 Mahle International Gmbh Method for producing a capillary region

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5054544A (en) * 1989-01-20 1991-10-08 Zeo-Tech (Zeolith-Technologie Gmbh) Sorption container for solid sorption medium
US5388637A (en) * 1992-10-02 1995-02-14 California Institute Of Technology Activated carbon absorbent with integral heat transfer device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3700707C2 (en) * 1987-01-13 1993-10-28 Juergen Dipl Ing Ludwig Process and system for operating adsorbers with special attention to the application for heat pumps, chillers and heat transformers
DE19522250A1 (en) * 1995-06-20 1997-01-02 Juergen Dipl Ing Ludwig Method of operating heat pumps and cooling machines

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5054544A (en) * 1989-01-20 1991-10-08 Zeo-Tech (Zeolith-Technologie Gmbh) Sorption container for solid sorption medium
US5388637A (en) * 1992-10-02 1995-02-14 California Institute Of Technology Activated carbon absorbent with integral heat transfer device

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19818807A1 (en) * 1998-04-27 1999-10-28 Behr Gmbh & Co Sorption device for air conditioning of vehicle interior
FR2804750A1 (en) * 2000-02-04 2001-08-10 Zedrys Zeolite Drying System Solid-gas reversible adsorption reactor for a refrigerating systems has an enclosure containing an adsorbing solid, where a tube containing a sleeve is placed
AT410716B (en) * 2001-02-23 2003-07-25 Vaillant Gmbh ADSORBER / DESORBER FOR A ZEOLITH HEATER
NL1017552C2 (en) * 2001-03-09 2002-09-10 Gastec Nv Absorption heat pump has multiple heat exchangers in two chambers, one for heat absorption cycle and one for evaporation cycle
WO2010004302A1 (en) * 2008-06-16 2010-01-14 Carbon Zero Limited Energy absorption and release devices and systems
CN103582789A (en) * 2011-02-22 2014-02-12 库尔可持续能源解决方案有限公司 Adsorption cell for an adsorption compressor and method of operation thereof
WO2012115514A3 (en) * 2011-02-22 2013-01-17 Cooll Sustainable Energy Solutions B.V. Adsorption cell for an adsorption compressor and method of operation thereof
KR20140039171A (en) * 2011-02-22 2014-04-01 쿨 서스테인에이블 에너지 솔루션 비.브이. Adsorption cell for an adsorption compressor and method of operation thereof
KR20140058413A (en) * 2011-02-22 2014-05-14 쿨 서스테인에이블 에너지 솔루션 비.브이. Method for operating an adsorption compressor and adsorption compressor for use in said method
CN103582789B (en) * 2011-02-22 2016-09-14 库尔可持续能源解决方案有限公司 Absorbing unit and operational approach thereof for adsorption-type compressor
US10132531B2 (en) 2011-02-22 2018-11-20 Cooll Sustainable Energy Solution B.V. Method for operating an adsorption compressor and adsorption compressor for use in said method
KR101941309B1 (en) 2011-02-22 2019-01-22 쿨 서스테인에이블 에너지 솔루션 비.브이. Method for operating an adsorption compressor and adsorption compressor for use in said method
KR102039196B1 (en) 2011-02-22 2019-10-31 쿨 서스테인에이블 에너지 솔루션 비.브이. Adsorption cell for an adsorption compressor and method of operation thereof
EP3184931A4 (en) * 2014-08-22 2018-07-25 Zhongying Changjiang International New Energy Investment Co., Ltd Solar water heating auxiliary heat storage device and power plant boiler solar water heating supply system formed thereof
DE102019203479A1 (en) * 2019-03-14 2020-09-17 Mahle International Gmbh Method for producing a capillary region

Also Published As

Publication number Publication date
DE19645475B4 (en) 2006-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1495272B1 (en) Solid substance sorption heat pump
EP0378996B1 (en) Sorption container for solid sorbents
DE3342985C2 (en)
DE3808653C2 (en) Process for operating an adsorption refrigeration system
DE4006287C2 (en) Process for operating an adsorption cooling system
EP0520335B1 (en) Sorption system with regenerative heat exchange
DE2801895A1 (en) HEAT PUMP
EP2643645B1 (en) Adsorption chiller with a vacuum container for removing foreign gases
KR101941309B1 (en) Method for operating an adsorption compressor and adsorption compressor for use in said method
DE19645475B4 (en) Periodic adsorption heat pump, adsorption chiller or adsorption heat transformer
EP1645819A1 (en) Vacuum sorption device
EP1920202B1 (en) Heat exchanger plate arrangement which is in thermal contact with an absorbent
DE3700707C2 (en) Process and system for operating adsorbers with special attention to the application for heat pumps, chillers and heat transformers
DE19522250A1 (en) Method of operating heat pumps and cooling machines
DE3390075T1 (en) Power unit for an absorption heat exchange system
EP2622286A2 (en) Condensate recirculation system in an adsorption refrigeration machine
EP1278028A2 (en) Module of heat pump for an adsorption heat pump
DE9311514U1 (en) heater
EP3186568B1 (en) Adsorber apparatus, heating apparatus, motor vehicle
DE102010040085A1 (en) Refrigerating apparatus e.g. household refrigerating apparatus, for storing e.g. food, has compression and sorption refrigerating machines comprising respective refrigerating circuits that are fluidically separated from each other
WO2010000255A1 (en) Compact finned heat exchanger
DE2946076C2 (en) Sorption heat pump
WO2010105689A2 (en) Connecting piece, heat exchanger block and method for producing a heat exchanger block
EP2307841A1 (en) Heat exchanger block, and a method for wetting a heat exchanger block
DE4033891A1 (en) Expeller-absorption unit - is for periodically working solar-heated absorption refrigerator

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee