DE2759096A1 - Verfahren zur umformung von energie - Google Patents

Verfahren zur umformung von energie

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Frederik Herman Theyse
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Description

Patentanwälte Dipl.-In·;. H. Wsickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LiSKA 2759096
P/Ht 800° MÜNCHEN 86, DEN 3 O. QeZ. 1977
POSTFACH 860820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 983921/22
Verenigde Machinefabrieken Stork N. V., Amsterdam, Niederlande
Oostenburgermiddenstraat 62
Verfahren zur Umformung von Energie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung von Energie. Die Erfindung betrifft weiter eine thermodynamische Anlage mit einem geschlossenen Kreislauf für ein Arbeitsmedium, mit einem Kompressor und einer Expansionsmaschine, die über eine Welle mit einer beliebigen Antriebsmaschine gekoppelt und über einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher miteinander verbunden sind. Derartige Anlagen können z.B. als Wärmepumpen oder als Energie erzeugende Turbine verwendet werden. Gegenwärtige Ausführungen solcher Anlagen haben bekanntlich den Nachteil, dass sie viel zu teuer und zu gross sind und bei zu niedrigen Drehzahlen laufen. In den meisten Fällen wurden bislang für die Kompression oder Verdichtung Ansaugmaschinen vorgesehen, während die Expansion über Drosseleinrichtungen stattfindet. Dies verbietet einen Einsatz in umgekehrter Richtung.
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Erfindungsgemäss lässt sich hier eine Verbesserung vorsehen, indem gewährleistet ist, dass sich das Arbeitsmedium sowohl im Kompressor als auch in der Expansionsmaschine durchweg in einem Dampf-Flüssigkeitsphasengleichgewicht befindet. Auf diese Weise wird eine erhöhte Ausbeute erzielt, die wesentlich insbesondere bei der Anwendung als Energiezirkulator erhöht werden kann. Die Ursache hierfür liegt teilweise darin, dass der Abfall an den bislang verwendeten Drosseleinrichtungen durch die Expansion in einer Expansionsmaschine, vorzugsweise einer Turbine, ersetzt wird, so dass Energie wiedergewonnen wird. Des weiteren findet die Kompression in wesentlich wirksamer Weise mit der Folge statt, dass der Verdichtungsvorgang weniger Energie erfordert. Die Bedingung hierfür ist, dass der vollständige Umlauf in dem Bereich der Dampf-Flüssigkeitsphase des Temperaturentropiediagramms abläuft.
In der Kompressionsmaschine, bei der es sich vorzugsweise um eine axial, axial-zentrifugal oder radial arbeitende Strömungsmaschine handelt, wird der Dampf soweit verdichtet, dass er anfänglich nur eine kleine Flüssigkeitsmenge enthaltend vollständig in trockenen Dampf überführt wird.
Das Gegenteil geschieht in der Turbine, in die heisse Flüssigkeit eingeleitet und im Anschluss daran während der Expansion mehr und mehr in die Dampfphase umgewandelt wird. In dem sog. zweiten hinter der Turbine angeordneten Wärmetauscher wird soviel Wärme zugeführt, dass letztlich im wesentlichen gesättigter Dampf vorliegt, der wiederum in den Kompressor eingegeben wird. In diesem Kompressor wird der noch etwas feuchte Dampf zu im wesentlichen trockenem Dampf verdichtet. Hinter dem Kompressor und vor der Turbine befindet sich der sgo. erste Wärmetauscher, durch den das aus trockenem Dampf mit hoher Temperatur bestehende Arbeitsmediumunter Wärmeabfuhr hindurchläuft .Dabei wird das Arbeitsmedium durch Kondensation in Flüssigkeit umgewandelt.
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Der erste Wärmetauscher dient zur übertragung von Wärme auf ein Wärmetransportmedium und ist mit ein oder mehreren Einrichtungen zur wirksamen Ausnutzung der zugeführten Wärme, z.B. Heiζradiatoren in Wohnräumen, verbunden. Bei einer Anlage dieser Bauart ist der zweite vor dem Kompressor liegende Wärmetauscher im Erdboden angeordnet, um diesem die im Laufe der Zeit angesammelte Sonnenenergie zu entziehen. Dies ist wirkungsvoller als die Wärmeabnähme aus der Atmosphäre, weiche bekanntlich eine weit geringere Wärmeaufnahmekapazität hat und darüberhinaus wegen der Luftfeuchtigkeit zahlreiche Probleme, insbesondere bei niederen Temperaturen, bereitet.
Sofern die Anlage zum Einsatz als Kühlmaschine bestimmt ist, kann der zweite Wärmetauscher in einem Raum angeordnet werden, in dem eine niedere Temperatur einzuhalten ist.
Bei einer anderen Anwendung ist die Anlage so geschaltet, dass Energie erzeugt wird, indem der erste zwischen dem Kompressor und der Expansionsmaschine angeordnete Wärmetauscher Energie, z.B. von einem Kollektor für die Aufnahme von Sonnenenergie/ aufnimmt. Eine derartige mit Sonnenenergie arbeitende Einrichtung kann dann wirksam gemacht werden, indem man den zweiten Wärmetauscher thermisch mit dem Kühlmedium verbindet, das aus einem natürlichen Gewässer abgenommen wird. Im Winter könnte dies z.B. das unter der Eisplatte von einem zugefrorenen Fluss, See oder Schwimmbad befindliche Wasser oder im Sommer das Wasser aus einem tiefen Brunnen sein. Auf diese Weise kann Energie dem Erdboden zur Speicherung und späteren Verwendung zugeführt werden, indem man den Wärmetauscher in den Erdboden anordnet.
Schliesslich könnte die Energie einen Hilfswärmespeicher zugeführt oder an die Luft abgegeben werden. Die beschriebene Anlage lässt sich auch in ein Gesamtenergiesystem einfügen, indem der zweite Wärmetauscher die Wärme aus den Abgasen von
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einer Innenverbrennungskraftmaschine erhält. Bei dieser kann es sich z.B. um eine Gasturbinenanlage mit offenem Kreislauf handeln, bei der die Abgase aus den Verbrennungsgasen der Turbine bestehen.
Als Arbeitsmedium kann Freon (Handelsmarke) verwendet werden. Ein wesentlicher Vorteil der zuvor beschriebenen Anlage besteht darin, dass sowohl der Kompressor als auch die Expansionsmaschine in Form einer Strömungsmaschine ausgebildet sein können. Für den Kompressorteil kann ein Axial-,Axial-zentripedal- oder Radialrotor verwendet werden, während die Turbine einen axialen, axial-zentripedal oder radialen Rotor aufweisen kann. Solche Einrichtungen ermöglichen sehr hohe Drehzahlen, z.B. in der Grössenordnung von 100 000 U/min. Somit lassen sich sehr kleine und leichte Aggregate erzielen, die nur geringen Platz einnehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Rotor von einem solchen Aggregat vertikal angeordnet wird. Gleichzeitig ermöglicht dies eine sehr einfache Einstellung der geforderten Ausstosshöhe, indem entsprechend den Erfordernissen die Drehzahl eingestellt wird. Wenn als Wärmepumpe verwendet, führt eine hohe Drehzahl notwendigerweise zu einem höheren Kondensationsdruck im Arbeitsmedium und damit zu einer entsprechend hohen Temperatur an der Auslasstelle.
Da, wie beschrieben der Turbinenrotor und Kompressorrotor miteinander verbunden sind, ergibt sich der weitere Vorteil, dass sowohl am Kompressorteil air, auch Turbinenteil im wesentlichen kein Temperaturgefälle in Axialrichtung eintritt, da der Temperaturverlauf in beiden Rotoren im wesentlichen gleich ist.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Temperaturentropieschaubild zum Vergleich eines bekannten Zyklus mit dem erfindungsgemässen,
Fig. 2 eine schematische Ansicht der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten von einer erfindungsgemäss aufgebauten thermodynamisehen Anlage,
Fig. 3 eine schematische Ansicht von einer als Gesamtenergiesystem ausgebildeten thermodynamisehen Anlage nach der Erfindung, und
Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung von einem Turbokompressor in einem Gehäuse, das mit einer wärmeaustauschenden Fläche zwischen Kompressor und Turbine versehen ist, wobei die linke Seite der Ansicht die Verhältnisse bei Wärmezufuhr und die rechte Seite bei Wärmeabfuhr wiedergibt.
In dem Schaubild in Fig. 1 ist die absolute Temperatur T auf der Abszisse und die Entropie S auf der Ordinate aufgetragen. Das Schaubild ist für das in der thermodynamisehen Anlage verwendete Arbeitsmedium anwendbar. Die Linie, 1, 2, 3 stellt die Grenzlinie des Nassdampfbereiches dar, der Teil 1-2 ist die Liquiduslinie und der Teil 2-3 die Dampflinie. Das Schaubild weist auch eine Linie für einen konstanten Druck p.. und eine Linie für einen konstanten Druck p_ auf.
Der Zyklus, wie er bislang für eine thermodynamisehe Anlage bekannter Bauart bei Verwendung als Wärmepumpe umlaufen wird, umfasst die Linien 4,5,6,7,8. Längs des Teiles 4-5 wird der gesättigte Dampf 4 in einen überhitzten Zustand 5 komprimiert. Im nachfolgenden Wärmetauscher wird das überhitzte Arbeitsmedium dann bis zu einem Sättigungspunkt 6 abgekühlt und im Anschluss daran in eine Flüssigkeit längs der Linie 6-7 kondensiert. Diese Flüssigkeit wird dann einem Drossel ungsprozess unterworfen, was die Phasenänderung 7-8 von gleicher Enthalpie bedingt. Die Flüssigkeits-Dampfmischung 8 wird dann in einem
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Wärmetauscher erhitzt,bis der Zustand 4 wieder vorliegt. Bei dieser Stufe sind häufig spezielle Trocknungsschritte die dem durch gestrichelte Linien wiedergegebenen Zyklus erforderlich.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren folgt der Zyklus den Punkten 9,6,7,10,9. Hierdurch wird eine wesentlich bessere Ausbeute erhalten, da die durch die Drosselung bedingten Energieverluste, wie sie bei dem bekannten Prozess auftreten, und durch die Fläche 11,7,8,12 dargestellt sind, vermieden v/erden. Der bekannte, an einer Kühlmaschine verwendete Prozess führt zu einem Verlust an Kühlabgabe 10, 8,12, 11 und diese Abgabe muss als Energie vorgesehen werden. Darüberhinaus muss bei Verwendung als Kühlmaschine oder Wärmepumpe der Teil 9,4,5,6 mechanisch vorgesehen werden, um die Fläche 14,9,4,15 wegschaffen zu können. Dies verdeutlicht die wenig günstige Flächenbeziehung.
Wird der Prozess zur Bereitstellung von Energie eingesetzt, so verläuft der Zyklus in entgegengesetzter Richtung. Der bislang verwendete Zyklus ist: 13,7,6,5,4,13. Erfindungsgemäss wird dieser durch den Zyklus 10,7,6,9,10 ersetzt. Dieser als Carnot'sche Zyklus bekannte Zyklus ergibt bekanntlich eine sehr gute Ausbeute.
Bei dem Schaubild wurden aus Gründen der Einfachheit die Verhältnisse anhand einer Annahme diskutiert, dass die Phasenübergänge an den Turbinen und Kompressoren mit einer Ausbeute von 100 % stattfinden. In der Praxis ist die Ausbeute geringer, doch spielt dies für den Vergleich des bekannten Zyklus mit dem erfindungsgemässen keine Rolle.
Fig. 2 zeigt schematisch die unterschiedlichen Arten, wie die Erfindung eingesetzt werden kann. Ein vertikal angeordneter Turbokompressor 114 ist mit einer Welle 115 versehen, die in Lagern 116 und 117 gelagert ist. Die Welle steht mit einem
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Antriebsmechanismus,ζ.B. einem Elektromotor 18, in Verbindung. In einem Gehäuse befinden sich ein Turbinenrotor 19 und Kompressorrotoren 20 und 21. Das Gehäuse 22, in dem die Rotoren angeordnet sind, ist mit einer Dichtung 23 zwischen dem Kompressorrotor 21 und dem Turbinenrotor 19 versehen. Am Auslass des Kompressorrotors sowie am Einlass des Turbinenrotors sind Führungseinrichtungen 24,25 und 26 angeordnet.
Wenn als Wärmepumpe verwendet, wird der Rotor des Turbokompressors vom Elektromotor 18 angetrieben, bei dem es sich vorzugsweise um einen bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen Dreiphasen-Vtechselstrcntotor handelt. Der Umlaufkreis 27, 28, 29 ist mit einem Arbeitsmedium z.B. Freon (eine Handelsmarke) gefüllt. In diesem Umlaufkreis befindet sich ein Wärmetauscher 30, der in einem dergestalt massiven Erdboden angeordnet ist, dass die Leitfähigkeit ausreicht, um Wärme abzugeben oder zu absorbieren. Ein erster Wärmetauscher 31 ist z.B. zwischen den Kompressorrotoren angeordnet, jedoch auf jeden Fall hinter dem letzten Kompressorrotor und ermöglicht die Abführung von Kondensationswärme, um diese durch die Leitung 32 zu ein oder mehreren Heizelementen z.B. Radiatoren 33 für die Raumheizung zu führen, wonach das darin verwendete Wärmeübertragungsmedium über eine Pumpe 34 zum Einlass des Wärmetauschers 31 zurückläuft.
Der Prozess, wenn zum Pumpen.von Wärme verwendet,ist dann wie folgt. (Die nachfolgend erläuterten Ventile 35 und 36 sind geschlossen, ebenso wie die Ventile 37 und 38).
Das Arbeitsmedium absorbiert die Wärme im Wärmetauscher 30 von dem umgebenden Erdmassiv 39. Durch die Leitung 29 wird das Arbeitsmedium wie Nassdampf von dem ersten Kompressormotor 20 angesaugt und erfährt darin eine dergestaltige Verdichtung, dass ein Temperaturanstieg eintritt und der Dampf im wesentlichen getrocknet wird. Dies wiederholt sich im Kompressorrotor 21. Infolge der Wärmeabgabe im Wärmetauscher 31 kondensiert der anfänglich trockene Dampf, so dass in der Führungseinrichtung
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der Turbine Flüssigkeit vorliegt. Während der Expansion im Turbinenrotor 19 wird ein Teil dieser Flüssigkeit in die Dampfphase unter Abkühlung überführt. Die so gebildete gekühlte Flüssigkeits-Dampfmischung wird über die Leitung 27, 28 zum Wärmetauscher 30 geleitet, in dem aus dem Erdboden 39 ausreichende Wärme aufgenommen wird, um die Mischung wieder in Nassdampf zu überführen. Dieser Dampf gelangt dann über die Leitung 29 wieder zum Kompressor.
Falls es vom wirtschaftlichen Standpunkt aus erwünscht sein sollte, d.h. wenn billiger Nachtstrom verfügbar ist, könnte Extrawärme zur Speicherung (z.B. in Salz) heraufgepumpt werden, indem die Ventile 100 und 101 unter Schliessung des Ventils 102 geöffnet werden, wobei gleichzeitig die Ventile 39 und 40 zu verstellen sind. Durch Schliessen der Ventile 39 und sowie Öffnen der Ventile 100 und 101 und Umstellen des Ventiles 102 lässt sich dann Wärme aus dem Speicher entziehen.*n ähnlicher Weise kann Wasser für industrielle oder private Zwecke erwärmt werden.
Die vorbeschriebene Anlage kann auch mit der gleichen Verknüpfung zum Kühlen verwendet werden. In diesem Fall jedoch wird der Wärmetauscher 30 in einem nicht näher gekennzeichneten Raum angeordnet, den es zu kühlen gilt und wird der Wärmetauscher 31 z.B. durch einen Luftkühler ersetzt.
Unter Vornahme einer geringen Modifikation kann die erfindungsgemässe Anlage auch zur Energieerzeugung verwendet werden. In diesem Fall ist die Strömungsrichtung des Mediums grundsätzlich entgegengese tz t.
Das SchLLessen der Ventile 39 und 40 und des Ventils 44 ermöglicht foLcjenden Umlauf:
Wenn der Elektromotor 18 über eine kurze Zeit läuft, strömt das flüsniije Mud Lum über das geöffnete Ventil 35 in z.B. einen
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Sonnenkollektor 41. Das Medium wird durch das einfallende Sonnenlicht auf der Platte 42 erwärmt und verdampft. Das verdampfte Medium strömt über das geöffnete Ventil 36 zur Führungseinrichtung 25 des Kompressorrotors 21 , der nun als Turbine wirkt, wird dann expandiert und strömt über die Führungseinrichtung 24 zum Kompressorrotor 20, wo eine weitere Expansion stattfindet. Der so erhaltene expandierte Dampf wird dann im Wärmetauscher 30 weiter kondensiert, wonach die Flüssigkeit durch den Rotor 19, der nun als Pumpe dient, zur Wärmequelle befördert wird.
Auf diese Weise erzeugen die Rotoren 20 und 21 Nutzenergie, die mittels des als Generator wirkenden Elektromotors 18 an das elektrische Netz abgegeben werden kann.
Die Figur zeigt weiter, wie die Erzeugung von Energie unter Ausnutzung von Kühlwasser mit einer niedrigeren Temperatur als die Temperatur des Erdmassivs 139 verbessert werden kann. Dies lässt sich durch Einführen von einer zusätzlichen Kühlschlange 4 5 in den Wärmetauscher 30 erreichen, die über eine Zuführleitung 46 und Auslassleitung 47 mit einer Wassermenge 48 verbunden ist. Die Ventile 37, 38 und 39 werden dann geöffnet. Bei dem gezeigten Beispiel ist das Gewässer 48 mit einer Eisschicht 50 bedeckt. Die Pumpe 51 saugt unterkühltes Wasser ab und transportiert es in die Kühlschlange 45 und von dort zurück zum Auslass 52. Eine ähnliche Funktion kann erhalten werden, indem die Leitungen 46 und 47 mit einem Brunnen verbunden werden, der Grundwasser mit einer tieferen Temperatur als das Oberflächenwasser abgibt. Dies ist im Sommer möglich. Die erforderlichen Leitungen sind mit 53 und 54 angegeben. In manchen Fällen kann es notwendig sein, eine Extrapumpe am Anfang der Leitung 54 oder am Ende der Leitung 53 im Bereich des Brunnenbodens vorzusehen. Es ist auch möglich, einen kühlenden Wärmetauscher 57 unterboden anzuordnen. Die
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Leitung 53 dient zur Rückführung des verwendeten Kühlwassers. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn diese Leitung 53 in einem gewissen Abstand von der Leitung 54 in den Boden hineingellt, insbesondere dann, wenn ein Grundwasserbrunnen verwendet wird. In der Praxis kann diese Anlage auch so eingesetzt werden, dass im Sommer unter Ausnutzung des einfallenden Lichtes Energie erzeugt wird und die überschüssige Wärme im Erdmassiv 139 zur Verwendung während der Winterzeit gespeichert wird. Dies bedingt nicht notv/endigerweise die Einbeziehung von besonders niedrigen Kühltemperaturen.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht hinsichtlich der Art und Weise, wie die beschriebene thermodynamische Anlage mit einer Gasturbine mit offenem System verbunden werden kann, so dass eine sog. Gesamtenergieanlage vorliegt. Der Kompressor 55 ist mit einem ersten Wärmetauscher 59 zwischen dem Kompressorteil 56 und der Turbine 58 versehen. Die Gasturbine offener Bauart ist mit einem Luftkompressor 60, einem Verbrennungsraum 61 und einer Gasturbine 62 versehen. Der Verbrennungsraum dient zur Verbrennung fossiler Brennstoffe.
Die Gasturbine treibt einen Elektrogenerator 63 an. Die von der Gasturbine abgegebenen Verbrennungsgase werden über die Leitung 64 zum zweiten Wärmetauscher 65 des Wärmepumpenumlaufkreises geführt. Diese Wärmepumpe bringt die Abgaswärme auf ein höheres Niveau und schafft somit ein Heizmedium am Auslass 66 der Kühlleitung 67. Anstelle der Verwendung der Kompressor-Turbinenanlage als Wärmepumpe ist es möglich, die gleiche Vorrichtung zur Erzeugung von zusätzlicher elektrischer Energie zu verwenden, indem die Kühler hinsichtlich ihrer Funktion umgekehrt werden. Somit wird eine zusätzliche Vielseitigkeit hinsichtlich der Verwendung der Anlage erhalten.
In Fig. 4 ist in teilweise vertikal geschnittener Ansicht dargestellt, was in dem Rotor bei den beiden möglichen Anwendungsfälle geschieht. Die linke Hälfte des Rotors gibt die Anwendung
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der Anlage als Energieerzeuger wieder. Dies ist symbolisch durch die einfallende Wärmeströmung 68 wiedergegeben, die z.B. von einem Parabolspiegel stammen kann. Die Wärmeströmung wird auf die Kühlrippe 69 konzentriert, die eine sehr dünne wärmedurchlässige Wand 70 überdeckt. Die Flüssigkeit 71 wird dadurch in Dampf 72 umgewandelt, der über die Führungseinrichtung 26 zum Türbinentreibrad 19 geführt wird. In diesem Turbinenrad findet schon eine teilweise Kondensation unter Bildung eines Flüssigkeitsfilmes 73 statt.
In der rechten Hälfte der Fig. 4 ist die Anwendung als Wärmepumpe gezeigt. In diesem Fall gibt das Kompressorrad 21 im wesentlichen trockenen Dampf in die sammelnde Führungseinrichtung 25 ab. Infolge der Kühlung im Wärmetauscher 31, teilweise hervorgerufen durch die Kühlschlange und teilweise durch die Kühlrippe 39, kondensiert das Medium und erreicht den Einlass zum Turbinentreibrad 19 in flüssiger Form.
Die beschriebene Anlage ermöglicht eine interessante jahreszeitenabhängige Verwendung: Im Sommer kann der Sammler 41 für Sonnenenergie (vgl. Fig. 2) eingesetzt werden und lässt sich die Wärme im relativ kalten Erdboden 39 speichern. Der Wärmetauscher 30 dient in diesem Fall als Kühler und speichert gleichzeitig einen Wärmevorrat für den Winter. Gleichzeitig kann Energie mit der elektrischen Maschine 18 erzeugt werden.
Während des Winters lässt sich diese Wärme aus dem Erdboden mittels des Wärmepumpenumlaufkreises abnehmen, wobei der Kollektor 41 ausser Betrieb gesetzt wird und die Radiatoren 33 angeschlossen sind. In diesem Fall wird Energie von der elektrischen Maschine 18 zugeführt.
Wenn eine zweite Anlage (vgl. Fig. 2) verwendet wird, bei der ein Sonnenenergiesammler 74 sich in Arbeit befindet und die
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sehr kalte Wasserströme 75 zur Wärmeabgabe ausnutzt, z.B. Wasser aus einem Brunnen oder Fluss, dann ist es möglich, ausreichende elektrische Energie von der zusätzlichen
elektrischen Maschine 76 zu erhalten, um die erstgenannte elektrische Maschine 18 für die Wasserpumpe in Betrieb zu setzen.
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Claims (1)

  1. Patentanwälte Dipl.-1n>;. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
    Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
    DR.ING.H.LISKA 2759096
    8000 MÜNCHEN S6, DEN POSTFACH 860820 j
    MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 983921/22
    Verenigde Machinefabrieken Stork N.V., Amsterdam,Miederlande
    Oostenburgermiddenstraat 62
    Verfahren zur Umformung von Energie
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Umformung von Energie, bei dem ein Arbeitsmedium durch einen Kompressor und durch eine Expansionsmaschine geleitet wird, dadurch gekennze ichnet , dass das Arbeitsmedium während des gesamten Prozesses im Kompressor und in der Expansionsmaschine in einem Dampf-Flüssigkeitsphasengleichgewicht gehalten wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Arbeitsmedium nacheinander durch einen ersten Wärmetauscher zur übertragung von Wärme auf das Medium, eine Turbine, einen zweiten Wärmetauscher und einen Kompressor sowie vom Kompressor zurück zum ersten Wärmetauscher geleitet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass im ersten Wärmetauscher Sonnenenergie
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    übertragen und in einem Erdmassiv mittels des zweiten Wärmetauschers gespeichert wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , dass der Kompressor und die Turbine, die auf einer vertikalen Achse angeordnet sind, mit einer sehr hohen Drehzahl gedreht werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Drehzahl in der Grössenordnung von 100 000 U/min liegt.
    6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der ankommende Wärmefluss (68) auf eine eine sehr dünne wärmedurchlässige Wand (70)bedeckende Kühlrippe (69) unter Umwandlung der Flüssigkeit (7 1) in Dampf (72) konzentriert wird, der durch eine Führungseinrichtung (26) zu dem Turbinentreibrad (19) geführt wird, wo eine teilweise Kondensation unter Bildung eines Flüssigkeitsfilmes (73) stattfindet.
    7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
    1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Kompressorrad (21) im wesentlichen trockenen Dampf an eine sammeLnde Führungseinrichtung (25) abgibt, wobei der trockene Dampf dann im Wärmetauscher (31) und teilweise durch die Kühlrippe (69) kondensiert, so dass er den Einlass zum Turbinentreibrad (19) in flüssiger Form erreicht.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein vertikal angeordnetes Turbokompressoraggregat (114) mit einer in Lagern (116 und 117) angeordneten Welle (115) verwendet wird, die mit einem Antriebsmechanismus sowie mit den im Gehäuse vorgesehenen
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    Turbinenrotor (19) und Kompressorrotoren (20 und 21) verbunden ist, wobei das Gehäuse (22), in dem die Rotoren angeordnet sind, zwischen dem Kompressorrotor (21) und dem Turbinenrotor (19) eine Dichtung (23) aufweist.
    9. Thermodynamisehe Anlage mit geschlossenem Kreislauf für ein Arbeitsmedium, in der ein Kompressor und eine Expansionsmaschine, die über eine Welle mit einem beliebigen Antriebsmechanismus verbunden sind, eingefügt sind und mit einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet , daß sich das Arbeitsmedium in der Expansionsmaschine, im Kompressor und in den Wärmetauschern in gleichgewichtiger Dampfflüssigkeitsphase befindet.
    10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Wärmepumpe oder Kühlanlage verwendbar ist, indem ein Wärmeübertragungsmedium den ersten Wärmetauscher in oder hinter dem Kompressor kühlt und in Verbindung mit ein oder mehreren Einrichtungen zur wirksamen Ausnutzung der absorbierten Energie steht.
    -A-
    H# Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Wärmepumpe verwendet wird und der zweite Wärmetauscher in einem Erdmassiv, einem Wasserbecken/ in der Aussenluft oder einem anderen geeigneten wärmetransportierenden Medium angeordnet ist, um davon Wärme aufzunehmen.
    12. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass sie als energieunseczende Einrichtung mit einem System verwendet wird, das zwischen dem Kompressor oder der Pumpe und der Expansionsmaschine eingefügt ist, um den ersten Wärmetauscher vorzuwärmen.
    13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass der erste Wärmetauscher durch Solarenergie, Wärme von Seewasser oder einer anderen geeigneten Wärmequelle erwärmt wird.
    14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Wärmetauscher thermisch mit einem Kühlmedium verbunden ist.
    15. Anlage nach Anspruchl4, dadurch gekennzeich net, dass das Kühlmedium natürliches Wasser, der Erdboden oder die Umgebungsluft ist.
    16. Anlage nach Anspruchll, dadurch gekennzeich net, dass sie nach dem Gesamtenergieprinzip arbeitet und der zweite Wärmetauscher Wärme von den Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine erhält.
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    17. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Arbeitsmedium Freon umfasst.
    18. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass sowohl der Kompressor oder die Pumpe als auch die Expansionsmaschine als Innenstrommaschine verwendet werden.
    19. Anlage nach Anspruch16, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle gleichzeitig mit einem bürstenlosen elektrischen Gleichstrommotor oder einem Dreiphasenwechselstrommotor verbunden ist.
    2o.. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennze ichn e t , dass sie einen Turbokompressor aufweist, dessen Kompressorteil wenigstens einen axial, axial-zentrifigual oder radial wirkenden Kompressor- oder Pumpenrotor besitzt, und dass der Turbinenteil einen axial, axial-zentripetal oder radial wirkenden Rotor aufweist.
    21 . Anlage nach Anspruch 2o t dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des erhöhten Dampf- oder Kondensationsdrucks im Arbeitsmedium durch Änderung der Drehgeschwindigkeit des Turbokompressors erfolgt.
    22. Thermodynamische als Wasserpumpe wirkende Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Anlagen gemäss ein oder mehreren vorausgehenden Ansprüchen aufweist, wobei wenigstens eine Anlage als Energiespender für die andere Anlage dient.
    23. Thermodynamische als Wasserpumpe dienende Anlage gemäss ein oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein Speichersystem für thermische
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    Energie vorgesehen ist, um den Unterschied zwischen der Energiezufuhr und dem Energiebedarf während der Tag- und Nachtzeit auszugleichen.
    24. Verfahren zum jahreszeitmässigen Betreiben einer thermodynamischen Anlage, dadurch gekennzeichnet , dass während der warmen Jahreszeit Energie mittels Sonnenenergieplatten oder-sammlern erzeugt wird und die überschüssige Wärme aus diesen Einrichtungen im Erdboden gespeichert wird, um sie davon während der kälteren Jahreszeit mittels der thermodynamischen in wärmepumpenmässiger Verbindμng angeordneten Anlage abzuziehen.
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