DE2336864A1 - Einrichtung zum erzeugen von kaelte durch ausnutzung von abwaerme - Google Patents

Description

E.Spreter von Kreudenstein, 802ό EDenhausen 2336864

Einrichtung zum Erzeugen von Kälte durch Ausnutzung von Abwärme Zusatz zu Patent (Akt.Z.: P 23 11 901.9)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zua Erzeugen von Kälte durch Ausnutzung von Abwärme unter Verwendung einer Kältemaschine mit einem Strahlapparat.

In der Industrie wie auch bei anderen Wäremprozessen fallen häufig große Mengen Wärme niedriger Temperatur an» die ■eist nicht genutzt, sondern durch Kühlung an die Umgebung abgegeben werden. Eine geeignete Methode für die Verwertung solcher Wärmemengen ist der Betrieb von Kältemaschinen. Dazu kommen im Prinzip sowohl Zweistoff-Kältemaschinen (z.B. Aaoniak/Wasser) als auch Kältemaschinen mit Einstoff-Kältemitteln in Frage. Sowohl die bekannten Systeme mit Zweistoff -Kältemitteln als auch die Systeme mit Einstoff-Kältemitteln haben aber den Nachteil, daß zusätzlich zu der als Abwärme vorhandenen Energie noch mechanische oder elektrische Energie zum Umwälzen des Kältemittels bzw. zum Wiedererhöhen des Druckes des Kältemittels benötigt wird.

Es ist auch bekannt, für die Ausnutzung von Abwärme Kältemaschinen mit Dampfstrahlkompression zu verwenden, die mit organischen Kältemitteln arbeiten und Wärmequellen ausnutzen können, deren Temperaturen bis unter 80°C liegen. Gründe für die Schaffung solcher Kältemaschinen sind die niedrigen Wartungskosten und die einfache Konstruktion (z.B. in der Zeitschrift "Kältetechnik-Klimatisierung·¹, Heft 3/1971 ist über Untersuchungen an solchen Kältemaschinen mit Dampfstrahlkompression berichtet). Aber auch diese an sich vorteilhaften Kältemaschinen mit DampfStrahlkompression haben den Nachteil, außer der Abwärme noch elektrische Energie für Pumpen zu benötigen.

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Ausgehend von diesen bekannten Kältemaschinen mit Dampfstrahlkompression wurde daher gemäß dem Hauptpatent

(Akt.Z.cP 23 11 901.9) eine Einrichtung zu*· Erzeugung von Kälte durch Ausnutzung von Abwärme geschaffen, die zum Betrieb der gesamten Kältemaschine nur die dem Kältemittel als Wärme zugeführte Energie verwendet. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung, die im wesentlichen aus einem Wärmeaustauscher zum Zuführen der Abwärme zum Kältemittel, einer Dampfstrahlpumpe, einem Kondensator zum Wiederverflüssigen des Kältemittels und einem Verdampfer mit Drosselventil zum Expandieren und Abkühlen des Kühlmittels besteht, ist dazu ein Injektor vorgesehen, der den Druck des aus der Dampfstrahlpumpe austretenden flüssigen Kältemittels wieder erhöht. Der Injektor wird dabei direkt mit dem im Wärmeaustauscher hochgespannten Kältemitteldampr gespeist.

Dadurch, daß- zum Betrieb der Kältemaschine nur die ohnehin vorhandene Abfallwärme verwendet wird und keine zusätzliche mechanische oder elektrische Energie nötig ist, kann diese Einrichtung auch überall dort Anwendung finden, wo außer Wärme keine weitere Energie zur Verfügung steht, wie z.B. In mobilen Anlagen.

Ein Nachteil dieser Lösung des oben genannten Problems ist aber noch, daß der erhitzte Kältemitteldampf für die Dampfstrahlpumpe nach Durchlaufen derselben zur Wiederverflüssigung stark abgekühlt werden muß und somit ein zusätzlicher Bedarf an Kühlenergie entsteht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die weitere Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der oben genannten Art den Aufwand für zusätzliche, d.h. durch den Betrieb der Einrichtung selbst bedingte Kühlung möglichst klein zu halten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Absaugen des kalten Kältemitteldampfes aus den Verdampfer eine Flüssigstrahlpumpe vorgesehen ist.

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Durch die Verwendung einer Flüssigstrahlpunipe an Stelle einer Dampfstrahlpumpe wird erreicht, daß das zum Ansaugen des kalten Kältemitteldampfes aus dem Verdampfer verwendete Kältemittel weder zuerst durch Zuführen von Wärme verdampft werden muß noch nach dem Absaugvorgang wieder abgekühlt werden muß.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. In der dargestellten Einrichtung bezeichnet 1 einen Wärmeaustauscher, der die Abwärme dem Kühlmittel zuführt. 2 bezeichnet einen Injektor, 3 einen Zwischenbehälter, 4 einen Gegenstrom-Wärmetauscher, 5 ein Drosselventil, 6 den Verdampfer, 7 eine Flüssigkstrahlpumpe, 8 einen kleinen Behälter, 9 bezeichnet zwei Absperrorgane, 10 eine Dampfleitung, 11 eine Flüssigkeitsleitung mit kleiner Kühlschlange und 12 eine Verbindungsleitung.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: In dem Wärmeaustauscher wird mit Hilfe der zugeführten Abwärme aus dem flüssigen Kältemittel ein hochgespannter Kältemitteldampf erzeugt, der über die Leitung 10 dem Injektor 2 zugeführt wird. Der Injektor saugt aus dem kleinen Behälter 8 flüssiges Kältemittel an und drückt es unter Druckerhöhung in den Zwischenbehälter 3 t der unter gleichem Druck wie der Wärmeaustauscher 1 steht, so daß das in dem Zwischenbehälter 3 befindliche flüssige Kältemittel von dort über die Verbindungsleitung 12 in den Wärmeaustauscher 1 eintreten kann. Ein Teil des im Behälter 3 befindlichen Kältemittels fließt über die Rohrleitung 11 (mit Kühlschlange) zur Flüssigstrahlpumpe 7. Diese Flüssigstrahlpumpe saugt aus dem Gegenstrom-Wärmetauscher 4 und dem Verdampfer kalten Kältemitteldampf an, der in der Strahlpumpe kondensiert und mit der Flüssigkeit in den Behälter 8 gelangt,von wo die Flüssigkeit von dem Injektor 2 angesaugt wird. Ein weiterer Teil der Kältemittelflüssigkeit in der Leitung 11 strömt über den Gegenstrom-Wärmetauscher 4 zum Drosselventil 5 und wird

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hier entspannt und in dan 7erd?mpfer 6 eingespritzt. Der sich im Verdampfer 6 bildende Kältemitteldampf wird seinerseits wieder von der Flüssigstrahlpumpe 7 über den Gegenströner 4 angesaugt und somit der eine Teil des Kreislaufes geschlossen. Der andere Teil des Kältemittels aus dem Zwischenbehälter 3 fließt in den Wärmeaustauscher 1 zurück und wird dort wieder verdampft, wodurch auch der andere Teil des Kreislaufes geschlossen wird.

Wiejman aus der Zeichnung erkennt, dient zum Betrieb der gesamten Einrichtung nur die in Form von Abwärme dem Wärmeaustauscher 1 zugeführte Wärmeenergie, denn sowohl das Ansaugen des im Verdampfer 6 befindlichen Kältemitteldampfes als auch das Wiedererhöhen des Druckes des in dem Behälter flüssigen Kältemittels erfolgt allein durch den unter dem Einfluß der Abwärme in dem Wärmeaustauscher 1 erzeugten hochgespannten Kältemitteldampf. Mit Hilfe der Erfindung kann somit eine Kälteanlage geschaffen werden, die überall dort mit großem Vorteil einsetzbar ist, wo nur Wärmeenergie in Form von Abwärme vorhanden ist.

Die beiden zwischen der Rohrleitung 11 und der Flüssigstrahlpumpe 7 einerseits sowie der Dampfleitung 10 und dem Injektor 2 andererseits angedeuteten Drosselventile 9 dienen nur als Absperrorgane und haben mit der eigentlichen Funktion der Kälteanlage nichts zu tun.

Der in Strömungsrichtung hinter dem Injektor 2 und zwischen diesem und dem Wärmeaustauscher einerseits und zwischen dem Injektor und der Verdampfereinheit andererseits angeordnete Behälter 3 bewirkt, daß die Kältemittelmenge, die zum Drosselventil 5 und der Strahlpumpe 7 fließt, eine niedrigere Temperatur hat als das Kältemittel im Wärmeaustauscher 1, so daß die Kühlschlange in Leitung 11 nur eine geringere Wärmemenge abführen muß. Außerdem arbeitet das Drosselventil 5 mit einem wesentlich höherem Druck, wodurch eine höhere Kälteleistung erzielt wird.

3 Patentansprüche

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Claims (3)

Patentansprüche

1., Einrichtung zum Erzeugen von Kälte durch Ausnutzen von Abwärme unter Verwendung einer Kältemaschine, die zum Betrieb nur die dem Kältemittel als Abwärme zugeführte Energie verwendet, mit einem Strahlapparat zum Ansaugen des entspannten Kältemitteldampfes aus dem Verdampfer und einem Injektor zum Wiedererhöhen des Druckes des aus dem Strahlapparat austretenden flüssigen Kältemittels

gemäß Patent (Akt.Z.: P 23 11 901.9),

gekennzeichnet durch die Verwendung einer Flüssigstrahlpumpe (7) als Strahlapparat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigsti^hlpumpe (7) mit dem aus dem Injektor (2) austretenden, in seinem Druck erhöhten flüssigen Kältemittel gespeist wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen in Strömungsrichtung hinter dem Injektor (2) angeordneten Behälter (3), der über Rohrleitungen (11,12) einerseits (12) mit dem Vfäremaustauscher (1) und andererseits (11) mit der Flüssigstrahlpumpe (7) bzw. dem Drosselventil (5) verbunden ist und zum Aufnehmen des vom Injektor in seinem Druck erhöhten Kältemittels dient.

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