DE2945159A1 - Solar heat recovery system - uses vapour directed by diffusion into collector in continuous circuit - Google Patents
Solar heat recovery system - uses vapour directed by diffusion into collector in continuous circuitInfo
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Abstract
Description
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Cewin-Title method and device for Cewin-
nung v!n Sonnenwärme mit selbsttätiger Regelung Uber Dampf - Diffusions -Kollektor Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft ein System, das es ermöglicht, obere mehrere Meter hinweg Sonnenwärme in Richtung der Schwerkraft durch Diffusions- und Kondönsat-Effekte von Dämpfen zu transportieren Zweck: Das Verfahren und die Vorrichtung wie im Titel erwähnt soll dazu dienen, Sonnenwärme auf einfache Art und Weise und ohne Zuhilfenahme von Fremdeflergie nutzbar zu machen Stand der Technik: Die Systeme zur Gewinnung von Sonnenwärme über Kollektoren arbeiten heute Kritik des Standes der Technik: überwiegend nach einem Kreislaufverfahren, wobei der Wärmeträger mit einer Pumpe über den Kollektor und über einen Wärmetauscher gefördert wird. Use of solar heat with automatic regulation via steam diffusion -Collector field of application: The invention relates to a system that enables upper several meters away solar heat in the direction of gravity through diffusion and to transport Kondönsat effects of vapors Purpose: The method and the The device as mentioned in the title should serve to collect solar heat in a simple way and to make them usable in a manner and without the aid of external allergy State of the art: The systems for obtaining solar heat via collectors are working today criticism of the prior art: predominantly according to a cycle process, the heat transfer medium is conveyed with a pump over the collector and over a heat exchanger.
Diese Pumpe ist aus zwei Gründen erforderlich. Erstens vermindert ein wärmeres Medium seine Dichte und bewegt sich somit nicht von einem geografisch höheren Niveau zu einem tieferen, wie dies bei der Kollektorheizung (vom Dach in den Keller) erforderlich ist, und zweitens haben Flüsgkeiten, die zum Wärmetransport eingesetzt werden den Nachteil, daß sie viskos und schwer sind.This pump is required for two reasons. First, diminished a warmer medium its density and thus does not move from one geographically higher level to a lower one, as is the case with the collector heating (from the roof in the basement) is required, and secondly, have fluids that transport heat be used have the disadvantage that they are viscous and heavy.
Da Leitungsdruckverluste und das Beharrungsprinzip der Flüssigkeit eine, im Vergleich zu dem geringen Dichteunterschied beachtliche Größenordnung erreichen, gentigt der bei einer partiellen Flussigkeitserwärmung entstehende Dichteunterschied nicht, um einen zufriedenstellenden Flussigkeitstransport zu ermöglichen.Because line pressure drops and the principle of inertia of the liquid reach a considerable order of magnitude compared to the small difference in density, the difference in density that occurs when the liquid is partially heated is sufficient not in order to enable a satisfactory liquid transport.
DarUberhinaus werden für den Wärmetransport sogenannte Heat-Pipes eingesetzt.In addition, so-called heat pipes are used for the transport of heat used.
Diese Systeme verwenden Dämpfe, die in einem Kollektor erhitzt bzw. überhitzt werden. Der Wärmeabnehmer kondensiert den Dampf zur Flüssigkeit und nutzt hierbei die Kondensationswärme aus.These systems use vapors that are heated or heated in a collector. get overheated. The heat consumer condenses the vapor into a liquid and uses it here the heat of condensation from.
Die vorhandenen, mit Pumpe arbeitenden Systeme benötigen zu ihrer Funktion Fremdenergie, elektrisch, bzw. elektronisch gesteuerte Regelungen und bedürfen insbesondere wegen der Pumpe einer Wartung.The existing systems that work with pumps need their Function external energy, electrical or electronically controlled regulations and require especially because of the pump maintenance.
Wegen der im Heat-Pipe-Rohr gleichzeitigen Anwesenheit von Dampf und Flüssigkeit des gleichen Stoffes finden Stoffubergänge vom gasförmigen Zustand in den flüssigen und umgekehrt auch innerhalb der Verbindungsleitungen statt, obwohl dies nicht erirtirischt ist. Dieser Stoffaustausch bewirkt insbe- Aufgabe: snndere bei kleinen Triebkräften (kleinen Temperaturdifferenzen) und großen Entfernungen zwischen Wärmequelle und Wärmeabnehmern eine erhebliche Minderung des thermischen und thermodynamischen Wirkungsgrades. DarUberhinaus ist es unter prinzipiellen und technischen Gesichtspunkten nicht möglich, die Kapillarstruktur von Heat-Pipes so auszubilden, daß unerwUnschte Wärmeaustauschvorgänge bereits innerhalb der Verbindungsleitung zwischen Wärmequelle und Wärmeverbraucher vermeidbar sind. Ein weiterer entscheidender Nachteil der Heat-Pipe-Systeme ist Jedoch in der physikalischen Ursache begründet, daß Dämpfe die Wärme schlecht leiten, sofern ausschließlich Konvektions- und Wärmeübergangseffekte im Dampf(wie bei den Heat-Pipes)ausgenutzt werden. Da in den Heat-Pipes nur Einstoffsysteme bspw. Wasser oder bspw. Alkohol eingesetzt werden, sind in der Regel die bei der Sonnenkollektor-Anwendung zu überbrückenden Entfernungen zwischen dem Kollektor und dem Wärmeabnehmer nur durch die Verwendung von Zusatz-Wärmetransporteinrichtungen, bspw. Pumpen, sinnvoll zu überwinden. bies ist besonders dänn kritisch, wenn sich in den Dampfleitungen Dampfpoleter ausbilden, die bei geringen TemprUnterechieden den Wärmetransport durch Kondensation verhindern, bzw. abpuffern. Beide Systeme, das Heat-Pipe-und das mit Pumpe betriebene System, sind in der Fertigung so kostenaufwendlg, daß eine Amortisation trotz der hohen Primärenergiekosten in einem überschaubaren Zeitraum nicht möglich ist.Because of the simultaneous presence of steam and Liquid of the same substance find material transitions from the gaseous state to the liquid and vice versa also take place within the connecting lines, though this is not errant. This exchange of substances causes in particular Task: smaller with small driving forces (small temperature differences) and large distances between the heat source and the heat consumers there is a considerable reduction in the thermal and thermodynamic efficiency. Moreover, it is under principled and From a technical point of view, the capillary structure of heat pipes is not possible to train that undesirable heat exchange processes already within the connecting line between heat source and heat consumer can be avoided. Another crucial one However, the disadvantage of the heat pipe systems is based on the physical cause, that vapors conduct heat poorly, provided that only convection and heat transfer effects can be used in steam (as in the case of heat pipes). Since there are only single-material systems in the heat pipes For example, water or alcohol, for example, are usually used in the Solar collector application to bridge distances between the collector and the heat consumer only through the use of additional heat transport devices, e.g. pumps, sensible to overcome. bies is especially critical when Form steam poles in the steam lines, which differ at low temperature differences prevent or buffer the heat transport through condensation. Both systems, the heat pipe and the pump-operated system are so costly to manufacture that amortization is manageable despite the high primary energy costs Period is not possible.
Es wird deshalb ein System vorgeschlagen, das durch wechselweise gasförmig-flüssigen Betrieb, durch eine konsequentk Trennung der dampfförmigen und flüssigen Zåsen und durch einen verstärkt arbeitenden Diffusions-Effekt über ein gas/dampfförmiges Zweistoffgemisch diese Nachteile vermeidet, bzw. vermindert.It is therefore proposed a system that alternately gaseous-liquid Operation, through a consistent separation of vapor and liquid Zåsen and through an intensified diffusion effect via a gas / vapor mixture of two substances avoids or reduces these disadvantages.
Lösung: Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem in einem geschlossenen, evakuierten und mit einem verdampfbaren Wärmeträger teilweise gefüllten System Dampf überhitzt und anschließend kondensiert wird.Solution: The task is solved by working in a closed, evacuated and partially filled with an evaporable heat carrier system steam is overheated and then condensed.
In dem Dampfraum der Apparatur befindet sich permanent ein inertes Gas. Hierbei werden überhitzer Dampf und Sattdampf, im Folgenden Kaltdampf genannt, in getrennten Leitungen so geführt, daß ein Kontakt zwischen beiden nur in vernachlässigbarem Umfang stattkindet. In the vapor space of the apparatus there is permanently an inert one Gas. Superheated steam and saturated steam, hereinafter referred to as cold steam, are used here. in separate lines so that contact between the two is negligible Scope takes place.
Der überhitzte Dampf entsteht in der Kollektorfläche, der Kaltdampf befindet sich zwischen Kollektorfläche und einem Wärmeträgerverdampfungsgefäß (s. Skizze). The superheated steam is created in the collector surface, the cold steam is located between the collector surface and a heat carrier evaporation vessel (see p. Sketch).
Funktionsprinzip: Nach dem Evakuieren der Anlagen wird eine bestimmte Menge Diffusionsgas Dspw. neiium in aas system eingeDracnt.Functional principle: After evacuating the equipment, a certain amount of diffusion gas is released Dspw. Not incorporated into the system.
Danach wird der Vorlagebehälter mit einem flüssigen und verdampfbarem Stoff teilweise gefüllt. In der Apparatur bildet sich eine, mit Gasanteilen vermischte Dampfatmospäre. Dieser Atmosphäre wird im Kollektorbereich Wärme zugeführt.After that, the storage container is filled with a liquid and vaporizable Partially filled fabric. In the apparatus, a mixture with gas components forms Steam atmosphere. This atmosphere is supplied with heat in the collector area.
Durch Diffusion, in vernalässigbarem Umfang auch durch Konvektion gelangen die energiereichen, wärmeren Dampfmoleküle in alle Leitungen der Apparatur und erwärmen hier bereits vorhandenen Kaltdampf. Durch den Diffusionsbeschleuniger wird der sonst, bei längeren Wegstrecken zeitlich lang andauernde Anfahreffekt rasch überbrückt, die Warmdampfmoleküle gelangen zum Wärmeabnehmer.By diffusion, to a negligible extent also by convection The energy-rich, warmer steam molecules get into all lines of the apparatus and heat existing cold steam here. Through the diffusion accelerator the start-up effect, which would otherwise last for a long time on longer journeys, becomes rapid bridged, the hot steam molecules reach the heat consumer.
Hier kondensiert der Dampf. Die Kondensation überlagert danach die Diffusion und bewirkt nun eine Richtungsgebung und beschleunigte Bewegung des Dampfes in Richtung Köndensator vom Verdampfungsgefäß ausgehend über den Kollektor. Die Kondensation bewirkt, daß die prinzipiell relativ langsam verlaufenden Diffusionsvorgänge in stationärem Betrieb durch den Kondensationseffekt vollkommen überlagert werden. Diese Kondensat30n entspricht in ihrem Ablauf durchaus der Kondensation einer technischen Verdampfungsanlage mit indirekt betriebenem - Kondensator.This is where the steam condenses. The condensation then superimposes the Diffusion and now causes directional and accelerated movement of the steam in the direction of the condenser from the evaporation vessel via the collector. the Condensation causes the diffusion processes, which in principle are relatively slow be completely superimposed in stationary operation by the condensation effect. This condensate30n corresponds to its course of condensation a technical evaporation system with an indirectly operated condenser.
Während das Kondensat der technischen Verdampfungsanlage im Regelfall verworfen oder weiterverarbeitet wird, erfolgt hier ein Kreislaufeffekt durch erneutes Verdampfen. Der apparative Aufbau und der Funktionsablauf sind aus der beigefügte Skizze wie folgt ersichtlich: Apparativer Aufbau: Das VorlagegefäO (1) ist mit einem Dampfraum versehen. An dem Vorlagegefäß befindet sich die Dampfsteigleitung (2) zu den Kollektoren (3). Die Kollektoren sind über eine Dampffalleitung (7) mit dem Wärmeverbraucher (6) verbunden. Die Verbindungsleitung (5) zwischen dem Kondensator (Warmeverbraucher) und Vorlagebehälter ist mit einem Syphon und einem Rückschlagventil (8) versehen. Dieses Rückschlagventil dient zur selbsttätigen Regelung des Massenstroms.While the condensate of the technical evaporation system is usually is discarded or further processed, there is a cycle effect by renewed Evaporate. The apparatus structure and the functional sequence are from the attached Sketch can be seen as follows: Apparatus structure: The storage vessel (1) is equipped with a Provide steam room. The steam riser pipe (2) is located on the receiving vessel to the collectors (3). The collectors are connected to the Heat consumer (6) connected. The connection line (5) between the capacitor (Heat consumer) and storage container is with a siphon and a non-return valve (8) provided. This check valve is used to automatically regulate the mass flow.
zum Verdampfergefäß aus und bewirkt bis zum Eintreten der Kondensation eine Umkehrung der während des Anfahrens möglicherweise entgegengesetzt verlauienden Strönungarichtung des Dampfes (die Strömungsrichtung ist dann umgekehrt, wenn durch Verdunstungskälte im Vorlagegefäß die Temp. des Vorlagegefäßes unter die Temp. des Wärmetauschers sinkt. was während des Anfahren+ denkbar ist).to the evaporation vessel and causes condensation to occur a reversal of what might happen in the opposite direction during start-up Direction of flow of the steam (the direction of flow is reversed when through Evaporation cold in the receiving vessel the temp. Of the receiving vessel below the temp. Des Heat exchanger sinks. what is conceivable during start-up +).
Ferner verhindert es ein Zurücklaufen von Flüssigkeit in den Wärmetauscher und bewirkt, daß das entstehende Vakuum in WärmeverbFau--cher während der Kondensation zur Ansaugung von Dampf aus dem Verdampfungsgefäß über die Kollektoren benutzbar wird.It also prevents liquid from flowing back into the heat exchanger and causes the resulting vacuum in heat consumers during condensation can be used to suck in steam from the evaporation vessel via the collectors will.
Die Leitungen der Kondensatlonsableitung sind wenige Quadratmillimetor, die Dampfleitungen sind mehrere Quadratzentimeter stark.The condensate drain lines are a few square millimeters, the steam pipes are several square centimeters thick.
Das gesamte System ist bis auf das Vorlagegefäß.und den Wärmeeinstrahlbereich isoliert. FUr die Befüllung und Evakuierung ist ein Ventil (4) vorgesehen.The entire system is except for the receiving vessel and the heat radiation area isolated. A valve (4) is provided for filling and evacuation.
Als Wärmeträger können leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe, organische Verbindungen wie Alkohole, Äther, u. a., Halogen-Wasser-Highly volatile hydrocarbons, organic Compounds such as alcohols, ethers, etc., halogen-water
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19792945159 DE2945159A1 (en) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | Solar heat recovery system - uses vapour directed by diffusion into collector in continuous circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19792945159 DE2945159A1 (en) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | Solar heat recovery system - uses vapour directed by diffusion into collector in continuous circuit |
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Publication Number | Publication Date |
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DE2945159A1 true DE2945159A1 (en) | 1981-05-14 |
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ID=6085506
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DE19792945159 Withdrawn DE2945159A1 (en) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | Solar heat recovery system - uses vapour directed by diffusion into collector in continuous circuit |
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- 1979-11-02 DE DE19792945159 patent/DE2945159A1/en not_active Withdrawn
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