DE2651943A1

DE2651943A1 - Heat transmission system using liquid with soluble gas - with gas desorbed at heat source and liquefied

Info

Publication number: DE2651943A1
Application number: DE19762651943
Authority: DE
Inventors: Fritz Jakob
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-11-13
Filing date: 1976-11-13
Publication date: 1978-05-18

Abstract

In a heat transmission system a gas, e.g. ammonia, dissolves in a liquid, e.g. water, evolving heat. The resulting soln. is transported to the heat source, distilled to separate off the gas, and the latter is then liquefied. Liquefied gas and water are then transported to the point of heat usage. Used for continuous transmission of heat energy. System has high specific heat capacity, 4.9 k. cal/kg/ degrees C, compared with 1.0 for water. It is inexpensive construction avoiding gas transfer ducts.

Description

Verfahren zur Ubertragung von Wärme Method of transferring heat

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ubertragung von Wärme, bei dem ein in einer Flüssigkeit lösliches Gas am Ort der Wärme quelle durch Zufuhr von Wärme aus der Flüssigkeit ausgetrieben wird und beide Substanzen getrennt zum Wärmeverbraucher geleitet und dort unter Wärmeabgabe vermischt werden. The invention relates to a method for transferring heat which a gas soluble in a liquid at the location of the heat source by supply is expelled from the liquid by heat and both substances are separated to the Heat consumers are directed and mixed there while giving off heat.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DT-PS 351 009 1' bekannt. Es weist den Nachteil auf, daß das aus der Flüssigkeit 1 ausgetriebene lösliche Gas (in dem Verfahren nach der D2-PS 351 009 ist dies Ammoniak) gasförmig vom Ort der Wärmequelle zum Wärmeverbraucher transportiert wird. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, das Ammoniak als heißen Hochdruckdampf zu transportieren, was eine sehr gut isolierte leitung großen Durchmessers erfordert. Ein Wärmetransportsystem nach dem Verfahren der DT-PS 351 009 ist folglich mit erheblichen Investitionskosten verbunden. Such a method is known from DT-PS 351 009 1 '. It has the disadvantage that the soluble gas expelled from the liquid 1 (in the process according to D2-PS 351 009 this is ammonia) in gaseous form from the location of the Heat source is transported to the heat consumer. This results in the need the ammonia as hot high pressure steam transport what a Requires very well-insulated, large-diameter cables. A heat transport system according to the procedure of DT-PS 351 009 is consequently with considerable investment costs tied together.

I Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärme transportsystem zu entwickeln, das sich durch niedere Investit ions kosten auszeichnet.I The invention is based on the object of a heat transport system to develop that is characterized by low investment costs.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetransportverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das ausgetriebene lösliche Gas am Ort der Wärmequelle durch Abgabe von Wärme an die Umgebung verflüssigt, zum Verbraucher geleitet, entspannt und unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebung vor der Vermischung verdampft wird. In the case of a heat transport process, this task is the one at the beginning mentioned type solved in that the expelled soluble gas at the location of the heat source liquefied by releasing heat to the environment, conducted to the consumer, relaxed and is evaporated with absorption of heat from the environment before mixing.

Durch Durch die erfindungsgemäße Kühlung und Verflüssigung des aus getriebenen Gases verbunden mit seiner Wiederverdampfung beim Wärmeverbraucher wird die Möglichkeit eröffnet, das lösliche Gas flüssig zum Wärmeverbraucher zu leiten, wodurch sich erhebliche Einsparungen bei den Kosten für das Rohrleitungssystem ergeben. By the inventive cooling and liquefaction of the driven gas is connected to its re-evaporation at the heat consumer opens up the possibility of directing the soluble gas in liquid form to the heat consumer, which results in significant savings in the cost of the piping system.

Als Flüssigkeit wird vorteilhafter Weise Wasser und als lösliches Gas Ammoniak verwendet. The liquid is advantageously water and the soluble Ammonia gas is used.

Die Verwendung von Wasser und Lithiumbromid als Absorptiorlssystem ist ebenfalls möglich. The use of water and lithium bromide as an absorption system is also possible.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens erfolgt die Austreibung des löslichen Gases aus der Flüssigkeit in einer Rektifikationssäule mit Sumpfheizung und Kopfkühlung. Dadurch wird erreicht, daß das ausgetriebene lösliche Gas nahezu rein gewonnen wird. Dies führt wiederum zu einer Erhöhung der Wärmeausbeute bei der nachfolgenden Vermischung der beiden Substanzen am Ort des Wärmeverbrauchers. According to a particularly advantageous development of the concept of the invention the expulsion of the soluble gas from the liquid takes place in a rectification column with sump heating and head cooling. This ensures that the expelled soluble Gas is obtained almost pure. This in turn leads to an increase in the heat yield during the subsequent mixing of the two substances at the location of the heat consumer.

Die Temperatur, bei der die Wärme rückgewonnen werden kann, wird weiterhin dadurch erhöht, daß die Vermischung in einer Gegenstromkolonne erfolgt, wodurch an ihrem Kopf eine höhere Temperatur als an ihrem Fuß entsteht. Außerdem wird eine möglichst vollständige Sättigung der Flüssigkeit an löslichem Gas erreicht. The temperature at which the heat can be recovered becomes further increased by the fact that the mixing takes place in a countercurrent column, which creates a higher temperature on your head than on your foot. aside from that the most complete possible saturation of the liquid in soluble gas is achieved.

Durch die erfindungsgemäße VerflUssigung des ausgetriebenen'löslichen Gases wird auch die Möglichkeit gegeben, die beiden Substanzen in Zeiten geringer Nachfrage an Wärme Speicherbehältern zuzuführen und in Zeiten starker Nachfrage wieder zu entnehmen. By the inventive liquefaction of the expelled 'soluble Gas is also given the opportunity to lower the two substances at times Demand to supply heat storage tanks and in times of high demand to be taken again.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention is illustrated schematically below with the aid of a Embodiment explained in more detail.

Ein nach dem erfndungsgemäßen Verfahren arbeitendes Wärmetransportsystem besteht aus einer Austreiberkolonne 1, einer Absorptionskolonne 2, Wärmetauschern 3 bis 6, Flüssigkeitspumpen 8 und 9, sowie Entspannungsventilen 7 und 10. A heat transport system operating according to the method according to the invention consists of an expeller column 1, an absorption column 2, heat exchangers 3 to 6, liquid pumps 8 and 9, and expansion valves 7 and 10.

Für das nachfolgende Zahlenbeispiels ist eine Erdrelchtemperatur von 80 C und eine Umgebungstemperatur von 50 C angenommen. For the following numerical example is an earth relay temperature of 80 C and an ambient temperature of 50 C.

Der Sumpf der Austreiberkolonne 1, die sich am Ort der Wärmequelle befindet, wird mit einer Rohrschlange 11 beheizt. Es wird angenommen, daß hierfür 411,5 kcal/h bei einer Temperatur von 80° C zur Verfügung stehen. In die Austrelberkolonne wird fieber Leitung 12 mit Ammoniak vermischtes Wasser eingeleitet. Durch den Rektifikationsprozeß wird am Kopf der Austreiberkolonne nahezu reiner Ammoniak gewonnen. Durch eine Kopfkühlung 13 wird ein Teil des Kopfdampfes kondensiert und läuft als Waschflüssigkeit in die Kolonne 1 zurück, wodurch die Reinheit des über Kopf abgezogenen Ammoniakgases (1 kg/h) vergrößert wird. Die Kolonne 1 arbeitet bei einem Druck von 5,87 ata. The bottom of the expeller column 1, which is at the location of the heat source is located, is heated with a coil 11. It is believed that for this 411.5 kcal / h are available at a temperature of 80 ° C. In the Austrelber column fever line 12 with ammonia mixed water is introduced. Through the rectification process almost pure ammonia is obtained at the top of the expeller column. By cooling the head 13, part of the overhead vapor is condensed and runs into the washing liquid Column 1 back, whereby the purity of the ammonia gas withdrawn at the top (1 kg / h) is increased. The column 1 operates at a pressure of 5.87 ata.

Aus dem Sumpf der Kolonne wird ammoniakarme Flüssigkeit (im folgenden als Wasser bezeichnet) abgezogen (5,034 kg/h). Das Wasser wird im Wärmetauscher 3 auf etwa 110 C gekUhlt, wobei ihm 378 kcal/h Wärme entzogen werden. Es wird über Leitung 14 zum Wärmeverbraucher gefördert und im Ventil 7 auf 4,73 ata entspannt (bei entsprechender Länge der Leitung» kann bedingt durch den Druckverlust in der Leitung der Druck bereits so niedrig liegen, daß auf das Entspannungsventil 7 verzichtet werden kann. Unter Umständen kann sogar eine Flüssigkeitspumpe zur Uberwindung der Druckverluste in Leitung 14 erforderlich sein). Das Wasser wird im Wärmetauscher 5 von 80 C auf 470 C angewärmt und in die Gegenstromkolonne 2 eingeleitet.The bottom of the column becomes liquid poor in ammonia (hereinafter referred to as referred to as water) withdrawn (5.034 kg / h). The water is in the heat exchanger 3 cooled to about 110 C, with 378 kcal / h of heat being extracted. It's going over Line 14 promoted to the heat consumer and relaxed in valve 7 to 4.73 ata (with the appropriate length of the line », due to the pressure loss in the Line the pressure are already so low that the relief valve 7 is dispensed with can be. Under certain circumstances, a liquid pump can even be used to overcome the Pressure losses in line 14 may be required). The water is in the heat exchanger 5 warmed from 80 C to 470 C and introduced into the countercurrent column 2.

Erfindungsgemäß wird das am Kopf der Austreiberkolonne abgezogene Ammoniakgas in Wärmetauscher 5 durch Wärme abgabe an die Umgebung verflüssigt. Dabei werden ihm 297 kcal/h entzogen. Durch die Pumpe 9 wird der flüssige Ammoniak auf einen Druck gebracht, bei dem in der Leitung 15 mit Sicherheit Jedwede Gasbildung vermieden wird. Danach wird er über Flüssigkeitsleitung 15 zum Wärmeverbraucher gefördert und im Ventil 10 auf 4,73 ata entspannt. Bei diesem Druck kann es durch Wärmekontakt mit der Umgebung im Wärmetauscher 6 verdampft werden. Dabei werden ihm 294 koal/h zugeführt. Beim Verlassen des Wärmetauschers 6 weist das Ammoniakgas eine Temperatur von 20 C auf. Es wird in die Gegenstromkolonne 2 eingeblasen und dort in innigen Kontakt mit dem Wasser gebracht. Die dabei frei werdende Absorptionswärme wird als Nutzwärme bei einer gleitenden Temperatur von 69 bis 500 C mit Hilfe der Rohrschlangen 16 und 17 abgeführt. Das mit Ammoniak gesättigte Wasser wird über Leitung 18 aus der Kolonne 2 abgezogen und vor der Zurückleitung zur Wärmequelle im Wärmetauscher 5 auf etwa Erdreichtemperatur abgekühlt. Mit der Pumpe 8 wird es beim Ort der Wärmequelle auf einen Druck von 5,87 ata gebracht und nach Erwärmung auf 650 c im Wärmetauscher 3 erneut in die Austreiberkolonne 1 eingeleitet. According to the invention, that is drawn off at the top of the expeller column Ammonia gas is liquefied in heat exchanger 5 by releasing heat to the environment. Included 297 kcal / h are withdrawn from him. The pump 9 increases the liquid ammonia brought a pressure at which in the line 15 with certainty any gas formation is avoided. Then it becomes a heat consumer via liquid line 15 promoted and relaxed in valve 10 to 4.73 ata. At this pressure it can get through Thermal contact with the environment in the heat exchanger 6 are evaporated. Be there fed him 294 koal / h. When leaving the heat exchanger 6, the ammonia gas a temperature of 20 C. It is blown into the countercurrent column 2 and brought there in intimate contact with the water. The heat of absorption released in the process is used as useful heat at a sliding temperature of 69 to 500 C using the Coils 16 and 17 removed. The water saturated with ammonia is over Line 18 withdrawn from column 2 and before being returned to the heat source cooled in the heat exchanger 5 to approximately soil temperature. With the pump 8 it becomes brought to a pressure of 5.87 ata at the location of the heat source and after heating reintroduced into the expeller column 1 at 650 c in the heat exchanger 3.

Es wurde errechnet, daß die Wärmeübertragungsleistung des obenbeschriebenen Systems 4,9 kcal/kg ° beträgt (zum Vergleich: Die Übertragungsleistung eines Wasserkreislaufs beträgt 1 kcal/kg . °). It was calculated that the heat transfer performance of the above System is 4.9 kcal / kg ° (for comparison: the transmission capacity of a water cycle is 1 kcal / kg. °).

Es ist ebenfalls möglich, den ausgetrieb@nen Ammoniak über die Wärmetauscher 3 und 5 zu leitens wodurch eine weitere Verbesserung der Übertragungsleistung erzielt werden kann. It is also possible to discharge the ammonia through the heat exchanger 3 and 5, thereby further improving the transmission performance can be.

Claims

ClaimsChe method for the transfer of heat, in which a Gas soluble in a liquid at the location of the heat source by adding heat is expelled from the liquid and both substances separately to the heat consumer are passed and mixed there with release of heat, characterized in that the expelled soluble gas at the location of the heat source by giving off heat the environment liquefies, conducted to the heat consumer, relaxed and with absorption is evaporated by heat from the environment before mixing.

2. The method according to claim 1i, characterized in that the liquid Water and ammonia as the soluble gas can be used.

3. The method according to claim 1, characterized in that the liquid Lithium bromide and water vapor as the soluble gas can be used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the expulsion of the soluble gas from the liquid in a rectification column with sump heating and head cooling takes place.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the mixing takes place in a countercurrent column.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the expelled soluble gas is stored in liquid form.