DE2944189A1 - Arbeitsmedium fuer eine absorptionswaermepumpe, das aus einer loesung eines fluorchloralkans besteht - Google Patents

Arbeitsmedium fuer eine absorptionswaermepumpe, das aus einer loesung eines fluorchloralkans besteht

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DE2944189A1
DE2944189A1 DE19792944189 DE2944189A DE2944189A1 DE 2944189 A1 DE2944189 A1 DE 2944189A1 DE 19792944189 DE19792944189 DE 19792944189 DE 2944189 A DE2944189 A DE 2944189A DE 2944189 A1 DE2944189 A1 DE 2944189A1
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Udo Klaus Paul Biermann
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    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/006—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the sorption type system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

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5.10.79 Y PHN 927^
Arbeitsmedium für eine Absorptionswärmepumpe, das aus einer Lösung eines Fluorchloralkans besteht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsmedium, das insbesondere für eine Wärmepumpe vom Absorptionstyp bestimmt ist und aus einer Lösung einer Fluorchloralkanverbindung in einem Lösungsmittel be— steht.
Arbeitsmedien dieser Art sind an sich aus der Literatur bekannt (siehe dazu z.B. die US - PS Nr. 2.O/+O.9OI).
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Arbeitsmedium zu schaffen, das den folgenden Anforderungen entspricht:
Unter Verwendung des Arbeitsmedium muss es möglich sein, der Umgebung bei -20 C oder niedriger Wärme zu entziehen. Die Temperatur, bei der die gasförmige Verbindung in einer für den beabsichtigten Zweck genügenden Menge in dem Lösungsmittel absorbiert werden kann, muss zwischen etwa 70 und 100 C liegen.
Die Temperatur, bei der die gasförmige Verbindung aus dem Lösungsmittel herausgetrieben werden kann, muss bei 200°C ± 50°C liegen.
Der Siedepunkt des Lösungsmittels muss vorzugsweise über der Temperatur liegen, bei der die gasförmige Verbindung aus dem Lösungsmittel herausgetrieben wird.
Es wurde gefunden, dass diese Anforderungen mit einem Arbeitsmedium erfüllt werden können, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Lösungsmittel aus einen
oder mehreren Verbindungen der nachstehenden chemischen Formel:
[<HR>N] 3-x
l:
[<H1R2>N]
wobei R , R und R Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, clohexyl sein kö
030020/0781
Phenyl und Cyclohexyl sein können und R, ausserdem
5.10.79 *" PHN
3 29A4189
noch Methoxy und Athoxy sein kann und. einen Wert von 0, 1 oder 2 aufweist,
und/oder aus einer oder mehreren Verbindungen der:-nachstehenden chemischen Formel besteht:
(R3}P P2°3
wobei R1, R2 und R„ Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Phenyl und Cyclohexyl sein können und R„ ausserdem noch Methoxy und Athoxy sein kann und ρ einen Wert von 0, 1 , 2 oder 3 aufweist.
Repräsentative Beispiele von Lösungsmitteln, die in Arbeitsmedien nach der Erfindung angewandt werden können, sind:
jPO - Hexamethylphosphor-
[(ch3)2nJ
säuretriamid KP1 Atm 235°C
- Octamethylphosphorigsäuretetramid -
KP_ _ _ 120 bis 122°C
0,5 Torr
[(CH ) N j
J(CH )2N~|
_0) PO - Diäthoxydimethylphosphorsäureamid -
KP_ „, 89 bis 90°C 5 Torr '
CH J(CH )2N| 2P0 - Methyltetramethylphos-
phorsäurediamid -
KP8 Torr 98°C
ChIorfluoralkane, die im Arbeitsmedium ver— wendet werden können sind insbesondere diejenigen Ver bindungen, die mindestens ein Wasserstoffatom, wie Chlordifluormethan, Fluordichlorrnethan und Chlorfluormethan, enthalten, Andere Verbindungen, die Anwendung finden können, sind: Die Chlorfluorderivate von Athan, vie CHFCl-CHF2, CH2Cl-CF und CHF2-CClF2.
Es hat sich herausgestellt, dass die vorgeschlagenen Lösungsmittel erhebliche Mengen an Fluorchloralkanen bei der gewünschten Betriebstempe-
030020/0781
5. 10.79 Sf PHN
ratur zwischen 75 und 100°C lösen können. Dabei treten grosse Abweichungen von dem Raoultschen Gesetz in günstigem Sinne auf, d.h., dass die Partialdampfspannung der Chlorfluoralkanverbindungen über der Lösung viel geringer ist als sich erwarten Hesse.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Wärmepumpe, Figuren 2 und 3 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen log ρ und — zweier verschiedener Arbeitsmedien nach der Erfindung, und
Fig. h in graphischer Darstellung Abweichungen von dem Raoultschen Gesetz.
Im Generator G wird die Lösung des Fluorchloralkans im Lösungsmittel auf eine Temperatur T erhitzt, bei der die Dampfspannung des Chlorfluoralkans derart hoch ist, dass bei der Betriebstemperatur T des Kon-
densors C das Chlorfluoralkan, das über die Leitung 1 den Kondensor C erreicht, kondensieren kann, wobei Wärme an das zu erhitzende Objekt abgegeben wird. Das flüssige Chlorfluoralkan wird über das Drosselventil S bei niedrigem Druck in dem Verdampfer V unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebung bei niedriger Temperatur expandiert. Das dampfförmige Chlorfluoralkan erreicht über die Leitung h den Absorber A. In dem Absorber A wird die Chlorfluoralkanverbindung unter Wärmeabgabe an das zu erhitzende Objekt in der über die Leitung 2 aus dem Generator G zugeführten verdünnten Lösung gelöst. Die konzentrierte Lösung verlässt den Absorber A und wird über die Pumpe P in den Generator G zurückgepumpt. Auf ihrem Wege über die Leitung 2 tauscht die verdünnte Lösung mit der konzentrierten Lösung in der Leitung 5 über den Wärmeaustauscher W Wärme aus. Wenn in dem System ausserdem Wasserstoff oder ein inertes Gas vorhanden ist, kann die mechanische Pumpe P durch eine Dampfblasenpumpe ersetzt werden.
In Fig. 2 ist in einem log ρ-1/Τ-Diagramm
030020/0781
5.10.79 M PHN
der Kreislauf in graphischer Darstellung gezeigt. Die Linien 21 bis 28 geben die Beziehung zwischen dem Dampfdruck P über Flüssigkeiten nachstehender Zusammensetzungen und der Temperatur ant Linie 21 ι 100 Gew. % Chlordifluormethan (CHClF2) Linie 22: 50 Gew. # CHClF2, 50 Gew. # Hexamethyl-
phosphorsäuretriamid Linie 23: ^O Gew. % CHClF2, 60 Gew. #
Linie 2ki 30 Gew. ^ CHClF , 70 Gew.
2
P0
Linie 25: 27 Gew. # CHClF2, 73 Gew.
Linie 26: 20 Gew. % CHClF0, 80 Gew.
[(ch3)2n]
po
Linie 27: 16 Gew. # CHClF2, 84 Gew. °/o
3po
Linie 28: 10 Gew. % CHClF2, 90 Gew. #
Das Diagramm gibt die Wirkung einer Wärmepumpe an, die Wärme aus der Umgebung bei einer Temperatur von -20°C und einem Druck von 2,5 Atm. im Verdampfer V aufnimmt. Der Chlordif luorinethandampf wird im Absorber in einer chlordif luormethanarinen Lösung (bestehend aus 16 Gew.$ Chlordifluormethan, Rest Hexamethylphosphorsäuretriamid) bei einer Temperatur zwischen 70 und 100 C (A - A3) absorbiert. Die gesättigte Lösung mit einer Temperatur von 70 C und einer Zusammensetzung von 27 Gew.j6 Chlordif luormethan, Rest Hexamethylphosphorsäuretriamid, wird zu dem Generator gepumpt, in dem zwischen Temperaturen von 190 C und 227 C das Chlordifluormethan ausgedampft wird (G1 - G„).
Der Dampf weist einen Druck von 30 Atm. auf und kondensiert im Kondensor, der mit dem zu erhitzenden Objekt bei einer Temperatur von 70°C in wärmeaustauschendem Kontakt steht» Die arme Lösung fliesst
030 0 20/07 81
5.10.79 IT PHN 9274
Γ PHN 9274
(, . 29ΑΑΊ89
über die Leitung 2 in den Absorber zurück über den Wärmeaustauscher W, Die Lösung erreicht den Absorber bei einer Temperatur von 100 C; Über Wärmeaustausch mit dem zu erhitzenden Objekt (z.B. einem Rohrheizungssystem) nimmt die Temperatur der Lösung im Absorber auf 70°C ab.
Fig. 3 zeigt ein dem in Fig. 2 ähnliches Diagramm. Die Chlorfluoralkanverbindung besteht aus Dichlorfluormethan. Die Linien 31 bis 37 beziehen sich auf Flüssigkeiten, die aus 100 Gew.^ Dichlorfluormethan, '»0 Gew.%, 30 Gew.%, 20 Gew.°/>, 18 Gew.°/>, 10 Gew.°/o bzw. Gew.°/o CHC1„F, Rest Hexamethylphosphorsäuretriamid bestehen. Der Druck im Kondensor C ist 6,8 Atm. Im Verdampfer V ist der Druck 0,28 Atm. Die Temperaturen im Absorber A liegen zwischen 70 und 100 C, im Generator G zwischen 200 und 2^0°C und im Kondensor C bei 70°C.
Fig. h zeigt die Abweichungen von dem Raoult— sehen Gesetz für die Lösungen bei 20°C für verschiedene Konzentrationen, die auf der Abszisse in Molfraktionen aufgetragen sind. Die Linie ^H bezieht sich auf CHClF in Hexamethylphosphorsäuretriamid.
Die Linie k2 bezieht sich auf CHCl F in "· Hexame thy !phosphor säure triamid .
Auf der Ordinate ist der Druck in Atm. über der Lösung aufgetragen. Die geraden Linien geben die Drücke der halogenierten Alkane an, wie sie gefunden werden müssten, wenn das Raoultsche Gesetz erfüllt werden würde. Die gekrümmten Linien geben die Drücke an, wie sie tatsächlich gefunden werden. 30
030020/0781
L e e r s e i t e

Claims (3)

5.10.79 * PHN 9271* Patentansprüche t ') Q / / IQQ
1. Arbeitsmedium, insbesondere zur Anwendung bei einer Absorptionswärmepumpe, das aus einer Lösung eines Fluorchloralkans in einem Lösungsmittel besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel aus einer oder mehreren Verbindungen der nachstehenden chemischen Formel
(R0) PO -χ ν 3 χ
in der R , R und R„ Methyl, Athyl, Butyl, Propyl, Phenyl und Cyclohexyl sein können und R„ ausserdem noch Methoxy und Athoxy sein kann und χ einen Wert von O, 1 oder 2 aufweist,
und/oder aus einer oder mehreren Verbindungen der nachstehenden chemischen Formel besteht:
in der R1, R3 und R„ Methyl, Äthyl, Butyl, Propyl, Phenyl und Cyclohexyl sein können und R~ ausserdem noch Methoxy und Athoxy sein kann und ρ einen Wert von 0, 1, 2 oder 3 aufweist.
2. Arbeitsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Hexame thy !phosphorsäure trjamid als Lösungsmittel verwendet wird.
3. Arbeitsmedium nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorchloralkan aus der durch Difluorchlormethan, Fluordichlormethan und Fluorchlormethan gebildeten Gruppe gewählt ist,
h. Wärmepumpe, die mit einem Arbeitsmedium nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3 versehen ist.
030050/0701
ORIGINAL INSPECTED
DE19792944189 1978-11-06 1979-11-02 Arbeitsmedium fuer eine absorptionswaermepumpe, das aus einer loesung eines fluorchloralkans besteht Withdrawn DE2944189A1 (de)

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