DE2639187B2

DE2639187B2 - Verfahren zur Nutzung von Abwärme

Info

Publication number: DE2639187B2
Application number: DE2639187A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Dr. 8980 Oberstdorf Braus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-31
Filing date: 1976-08-31
Publication date: 1978-08-17
Also published as: JPS5329437A; DE2639187A1; DE2639187C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Abwärme, insbesondere aus dem Kühlmittel und/oder den Abgasen von Brennkraftmaschinen, bei dem man Abwärme auf ein in einem geschlossenen System kreisendes Fluid fiberträgt, das Fluid in einer Turbine entspannt, daran anschließend kondensiert und nach Komprimierung wieder der Wärmeübertragung zuführt

Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, Abwärme aus irgendwelchen Prozessen, wie sie beispielsweise in Brennkraftmaschinen oder in chemischen Reaktoren auftreten, für eine zusätzliche Energiegewinnung zu nutzen, anstatt sie in die Umgebung abzuführen.

Für diesen Zweck ist es bekannt (US-PS 31 81 308) das Fluid eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine für einen Kälteprozeß zu verwenden, bei dem ein Teil des durch die Maschine vorgewärmten Fluids, ein herkömmliches Kältemittel, durch die Abgase der Maschine überhitzt wird, daran anschließend in einer Turbine entspannt, in einem von der Turbine getriebenen Kompressor verdichtet anschließend in einem Kühler kondensiert und zurück in den Motor gepumpt wird, wo der Teilkreisprozeß von neuem beginnt Mit dem anderen Teil des Fluids wird ein Zusatzkreislauf für *° ein Air-Conditioning-System betrieben, bei dem auf bekannte Weise in einem Verdampfer das entspannte Fluid der Umgebung Wärme entzieht

Die für diesen Kälteprozeß verwendbaren üblichen Kältemittel haben sämlich eine sehr niedrige Siedetem- « peratur und Verdampfungswärme von ungefähr 30 bis 40 kcal/kg. Zur Energiegewinnung aus Abwärmen nach dem beschriebenen Kreisprozeß bei: Verwendung üblicher Kältemittel müßte wegen der niedrigen Verdampfungswärmen dieser Kältemittel zudem ein Vielfaches, nämlich etwa das 6- bis 8fache der üblichen Kühlmittelmengen im Kreislauf bewegt werden, wodurch die Anlage und angeschlossene Aggregate aufgebläht und aufwendiger werden, so daß der Energienutzungsgrad des Prozesses, bezogen auf die zur Verfügung stehende Energie, zudem sehr klein würde. Weiterhin ist nachteilig, daß die üblichen Kältemittel bei den auftretenden Temperaturen, insbesondere bei der Überhitzung durch Abgase, unstabil sind und chemisch zerfallen, was insbesondere in Gegenwart von Eisen bzw. Stahl eine Gefährdung der Kühlung der Maschine darstellt.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das im Kreisprozeß verwendete Fluid eine sichere Aufnahme der Abwärme und zugleich einen wirtschaftlichen Betrieb einer Turbine auch bei kleineren Temperaturdifferenzen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Fluid Methanol verwendet wird.

Mit Methanol als Kühlmittel z. B. ist eine insbesondere bei Brennkraftmaschinen sichere Wärmeabfuhr gegeben, da bei einem Betriebsdruck von angenommen 10 bar die Siedetemperatur des Methanols auf 140⁰C ansteigt mithin größer ist als bei der herkömmlichen Kühlflüssigkeit Wasser. Diese Sicherheit wäre auch dann noch gegeben, wenn der Druck nur 5 bar beträgt, da dann die Siedetemperatur immer noch bei 112⁰C liegt Das Fluid Methanol kann durch das heiße Abgas der Brennkraftmaschine ohne Gefahr des chemischen Zerfalls auf über 300° C heißen Dampf erhitzt und im Kondensator ohne technischen Aufwand auf unter 50° C abgekühlt und größtenteils kondensiert werden, so daß der Wirkungsgrad des Kreisprozesses entsprechend den gegebenen Temperaturen der Abwärme groß wird.

Die Verwendung von Methanol als Kreislauffluid hat ferner den Vorteil, leicht in großen Mengen preiswert zur Verfügung zu stehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert

F i g. 1 zeigt ein Schema einer Brennkraftmaschine mit angeschlossenem Kreislauf für Abwärmeausnutzung;

Fig.2 zeigt ein Schema mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Kreislaufs.

In F i p,. 1 Äst eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die mit Methanol gekühlt wird. Dieses. Methanol strömt in einem geschlossenen Kreislauf aus der Brennkraftmaschine in einen Wärmetauscher 2, in dem das Methanol durch die etwa 450° C heißen Brennkraftmaschinenabgase überhitzt wird. Das Methanol tritt mit einem Druck von etwa 10 bar und einer Temperatur von etwa 285° C aus dem Wärmetauscher aus. Anschließend wird das Methanol in einer Turbine 3 auf 0,25 bar entspannt, verläßt in etwa 'trockengesättigt die Turbine und wird in einem Kondensator 4 kondensiert, der mit Kühlwasser oder Kühlluft in an sich bekannter Weise gekühlt wird. Das wieder verflüssigte Methanol wird in einer Methanolvorla&s 5 gesammelt und durch eine Pumpe 6 wieder in die Bren'i&r^fimaschine zurückgepumpt, wo das Methanol die Maschinenabwärme aufnimmt. Hier beginnt der Kreislauf von neuem.

Das in F i g. 2 gezeigte Schema zeigt im wesentlichen den gleichen Kreislauf wie in Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß hier eine herkömmliche Brennkraftmaschine la mit Wasserkühlung vorgesehen ist, von der nur die in etwa 450⁰C heißen Abgase für die Erhitzung des Methanols des angeschlossenen Kreislaufes benutzt wird. Die Abgase strömen zunächst durch einen Überhitzer 2a, von dort mit niedriger Temperatur zu einem Methanoldruckverdampfer 2b und dann ins Freie. Das Methanol strömt aus dem Methanoldruckverdampfer 2b auf ungefähr 140° C erwärmt in den Überhitzer 2a, wird dort bei 10 bar auf 285⁰C überhitzt, in einer Turbine 3a bis auf einen Druck von 0,25 bar entspannt, in einem Kondensator 4a kondensiert, einer Methanolvorlage 5a gesammelt und mittels einer Speisepumpe 6a wieder in den Methanoldruckverdampfer 2b gepumpt. Hier beginnt der Kreislauf von neuem.

Der in F i g. 2 gezeigte Kreisprozeß ist vor allem bei bereits bestehenden Brennkraftmaschinen oder auch chemischen Reaktoren, die mit Wasser gekühlt werden, anwendbar.

Das Verfahren ist grundsätzlich überall dort anwendbar, wo große Mengen an Abwärme bei relativ niedrigem Temperaturniveau gegeben sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Energiegewinnung aus Abwärme, insbesondere aus dem Kühlmittel und/oder den Abgasen von Brennkraftmaschinen, bei dem man Abwärme auf ein in einem geschlossenen System kreisenden Fluid überträgt, das Fluid in einer Turbine entspannt, daran anschließend kondensiert und nach Komprimierung wieder der Wärmeübertragung zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid Methanol (CH₃OH) ist