DE2118824B2

DE2118824B2 - Verfahren zur Nutzung kleiner Temperaturunterschiede zwecks Energiegewinnung und Vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE2118824B2
Application number: DE2118824A
Authority: DE
Inventors: Milan Prof. Dr.-Ing. Zagreb Pecar (Jugoslawien)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-04-17
Filing date: 1971-04-17
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE2118824A1; DE2118824C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus kleinen Temperaturunterschieden, die sich durch ungewöhnliche Einfachheit und Preiswürdigkeit auszeichnen.

/Is sind Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie bei kleinen Temperaturunterschieden in nutzbare mechanische oder elektrische Energie bekannt, bei denen eine bei einer bestimmten Temperatur verdampfbare Flüssigkeit durch den den Dampfdruck dieser Flüssigkeit in eine größere Höhenlage gebracht wird. Abgesehen von teuren Anlagen, in welchen beispielsweise Ammoniak mit Hilfe der Wärm; eines Flusses verdampft, im Dampfzustand auf einen hohen Berg gefördert und dort unter der Kälte auf dem

ίο Berg wieder in nutzbare Flüssigkeit zurückverwandelt wird, die beispielsweise eine Turbine treibt, sind aich schon verhältnismäßig einfache Vorrichtungen zur Verwirklichung eines solchen Verfahrens vorgeschlagen worden, bei welchen der durch Wärme-

zufuhr erhaltene Dampf einer in einem gegebenen Temperaturbereich bei einem bestimmten Unierdruck siedende Flüssigkeit auf den freien Flüssigkeitsspiegel drückt und die Flüssigkeit in die Höhe treibt und diese nach Abgabe ihrer Lageenergie und Abkühlung in ihre untere Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Eine ausnutzbare mechanische oder elektrische Energie wurde aber damit nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Kostenaufwand eine kontinuicr-

liehe Energiegewinnung zu erzielen.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, nach welchem die Flüssigkeit in einen über dem Gefäß befindlichen kälteren Zylinder strömt, von wo aus sie einer Turbine zugeführt wird und anschließend in ein zweites Gefäß fließt.

Eine Vorrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens ist beispielsweise gekennzeichnet durch zwei unter Vakuum stehende Kammern, von denen mindestens eine mit einer teilweise bereits verdampften Betriebsflüssigkeit gefüllt ist, einen hohen, gegenüber den Kammern kühleren Zylinder, Flüssigkeitsrohre mit Zwischenventil, welche je eine Kammer und den Zylinder am Boden miteinander verbinden und Ventile aufweisen, Dampfrohre, die eine Kammer und den Zylinder, jedoch an höher gelegenen Punkten miteinander verbinden und Ventile aufweisen, sowie ein Rohr, welches vom Boden jeder Kammer bis zum oberen Ende im Innern des Zylinders reicht und die austretende Betriebsflüssigkeit einer Vorrichtung zur Gewinnung von Energie zuführt, von wo sie der anderen Kammer zugeleitet wird.

Das Verfahren arbeitet besonders wirtschaftlich, wenn beim Umstellen der Verbindungsleitungen auf die Arbeit der anderen Kammer beide Kammern vorübergehend miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Dampfhähne zu einem Dreiwegehahn zusammenzufassen.

Als Betriebsflüssigkeit eignet sich beispielsweise eine solche, deren Siedepunkt unter 80° C liegt, während ihre kritische Temperatur kleiner als die Verdampfungstemperatur ist. Beispielsweise hat sich eine Betriebsflüssigkeit bewährt, deren kritische Temperatur größer als 50° C ist. Mit Vorteil wird die Betriebsflüssigkeit mit bei den Betriebstemperaturen unverdunstbaren Flüssigkeitszusätzen vermischt.

Selbstverständlich bietet es keine Schwierigkeiten, die vorhandenen Ventile oder Hähne automatisch in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand der jeweils in Betrieb befindlichen Kammern in bekannter Weise

zu steuern.

Das Verfahren nach der Erfindung ist auch anwendbar, um unstabile Stoffe bei beliebig niedrigen Temperaturen und kleinen Temperaturunterschieden

zu destillieren. Man kann es zum Trocknen verwenden, wobei in einer offenen Kammer das Destillat erfaßt wird, während in einer zweiten Kammer die letzten Reste der Verdunstungsphase absorbiert werden. Diese Verwendungsart könnte neben der präparativen und industriellen auch eine analytische Anwendung finden. Bei der Erforschung der Bioenergie könnte das Verfahren nach der Erfindung zur Klärung des Mechanismus des Entstehens der Bioenergie beitragen, was zur diagnostischen und therapeutischen Lösung pathologischer Zustände des Organismus führen würde. Auch eine Verwertung der Erfindung auf Satelliten ist durchaus möglich.

Es sei schließlich noch an die Möglichkeit erinnert, üurch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung im Laborversuch künstliche Einflüsse auf melereologische Bewegungen im Sinne des Dirigierens oder wenigstens des Korrigierens des Wetters oder des Klimas zu erforschen.

Die Zeichnung gibt als Beispiel ein Vorführgerät für Schulen wieder, welches die Einfachheit einer Vorrichtung nach der Erfindung besonders überzeugend veranschaulicht. Zwei Kammern C₁ und C₂ in Form der üblichen Stehkolben von beispielsweise 1 Liter Inhalt sind in der Nähe des Kolbenbodens durch Flüssigkeitsrohre S₂ und S₃ sowie in der Nähe des Kolbenhalses durch Dampfrohre S₁ und S₄ mit dem Innern eines hohen Zylinders C_y verbunden. Alle Rohre S₁ bis S₄ weisen je ein Ventil F₁ bis F₄ auf. Außerdem geht vom Boden der Kolben je ein dünnes Druckrohr P₁ und P₂ in dem Zylinder nach oben. Die Enden der Druckrohre sind so geformt, daß die im Betrieb jeweils aus einem der beiden Rohre austretende Betriebsflüssigkeit eine kleine Turbine T anzutreiben vermag. Ein Rückkühler R, welcher zugleich das obere Ende des Zylinders C Abschließt, dient dazu, den Zylindern« und d,e offene Kammer kühl zu halten, insbesondere darin, wenn statt einer Heizvorrichtung unter der einen eier Sn Kammern C₁ oder C₂ nur die Warme der Um-

trieb gesetet, indem beispielsweise die Ventile V_s und F₁ geschlossen, die Ventile F₃ und γ offenhalten werden, und der mit Betriebsflüssigkeit gefüllte Kolben C₁ von unten her ein wenig erhitz wird. Der steigende Dampfdruck der siedenden Betneos-Mssigkeit im Kolben C₁ treibt die Flüssigkeit durch Roh P₁ nach oben, von wo sie auf die Schaufeln TZ Turbine T gelangt. Sie fließt etwas abgekühlt

den kälteren Kolben C₂ zurück. Ist der Kolben C₁ leergfi'aufen, so werden die Ventile V₃ und \ ₄ gesffien die Ventile V₁ und F₂ offengehalten, und es^vTrd jetzt die Heizung vom Kolben C₁ nach dem Kolben C verlegt. Kurz danach steigt die Betnebs- £Ä* nlnmehr im Rohr P₂ hoch und beaufsrblalt die Schaufeln der Turbine T wobei die F us-Seft nach ihrer teilweisen Abkühlung im ZyIm-SrC, durch Flüssigkeitsrohr S₂ über das offene V entil V, nach dem jetzt kälter gewordenen Kolben C₁ ^ZUslatfetner besonderen Heizvorrichtung kann auch der Kühler R an eine Kühlflüssigkeit angeschlossen werden, oder es können auch Heizvorrichtung und Kühlflüssigkeit kombiniert werden.
' Je nach dem vorhandenen Temperaturgefalle wird das Druckgefälle der Flüssigkeit in der Vorrichtung nach der Erfindung so eingeregelt, daß die beschriebene Arbeitsweise stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie bei kleinen Temperaturunterschieden in nutzbare mechanische oder elektrische Energie, wobei eine bei einer bestimmten Temperatur verdampfbare Flüssigkeit durch den Dampfdruck dieser Flüssigkeit in eine größere Höhenlage gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in einen über dem Gefäß befindlichen kälteren Zylinder strömt, von wo aus sie einer Turbine zugeführt wird und anschließend in ein zweites Gefäß fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf eines Arbeitsprozesses beide Gefäße vorübergehend miteinander verbunden wen_L;n.

3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher der durch Wärmezufuhr erhaltene Dampf einer in einem gegebenen Temperaturbereich bei einem bestimmten Druck siedenden Flüssigkeit auf den freien Flüssigkeitsspiegel drückt und die Flüssigkeit in die Höhe treibt und diese nach Abgabe ihrer Lageenergie und Abkühlung in ihre untere Ausgangsstellung zurückgeführt wird, gekennzeichnet durch zwei unter Vakuum stehende Kammern (C₁, C₁), von denen mindestens eine mit einer teilweise bereits verdampften Betriebsflüssigkeit gefüllt ist, einer; hohen, gegenüber den Kammern kühleren Zylinder (C₁,), Flüssigkeitsrohre (S₂, S₃) mit Zwischenventil (V.,. F_;i), welche je eine Kammer und den Zylinder am Boden miteinander verbinden, sowie Dampfrohre (5,, S₄), die ebenfalls eine Kammer und den Zylinder, aber an höher gelegenen Punkten miteinander verbinden und Ventile (F₁, F₄) aufweisen, sowie ein Rohr (P₁, P₂), welches vom Boden jeder Kammer bis zum oberen Ende im Innern des Zylinders (C₁,) reicht und die austretende Betriebsflüssigkeit einer Vorrichtung (T) zur Gewinnung von Energie zuführt, von wo sie der anderen Kammer zugeleitet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (V₁ und F₄) zu einem Dreiwegehahn zusammengefaßt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsflüssigkeit eine solche verwendet wird, deren Siedepunkt größer als die Kondensations- und möglicherweise kleiner als die Verdampfungstemperatur ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsflüssigkeit Zusätze von bei den Betriebstemperaturen nicht verdampfenden Flüssigkeiten enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (V₁ bis F₄) in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand der gerade im Betrieb befindlichen Kammern automatisch betätigt werden.