DE2639187C3 - Verfahren zur Nutzung von Abwärme - Google Patents
Verfahren zur Nutzung von AbwärmeInfo
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Description
15
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 überträgt, 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 Kältsmittei, durch die Abgase der
Maschine überhitzt wird, daran ar: chließend 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 sämiich eine sehr niedrige Siedetemperatur
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 sa
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 Hegt 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 140° C 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 112° C 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 Ausführungsbeispie! sines Kreislaufs.
In Fig.'; ist 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 Methanoi wird in einer
Methanolvorlage 5 gesammelt und durch eine Pumpe 6 wieder in die Brennkraftmaschine 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 450° C 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 285°C 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 Fig.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 ähwertd*
bar, Wo große Mengen an Abwärme bei relativ niedrigem Temperaturniveau gegeben sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- 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.
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1977
- 1977-08-29 JP JP10352377A patent/JPS5329437A/ja active Pending
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