DE3735386A1 - Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpe - Google Patents
Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage und/oder Kühlanlage,
insbesondere ein für die Verwendung darin bestimmtes Kühl
system, welches eine von Abwärme angetriebene Strahlpumpe
aufweist.
Bei den Kraftfahrzeugklimasystemen, welche einen mechanisch
angetriebenen Kompressor besitzen, ergibt sich ein Nachteil
dahingehend, daß der Betrieb des Kompressors eine zusätzli
che Belastung des Fahrzeugmotors bedeutet. Hierdurch erhöht
sich der Bedarf an Kraftstoff, welcher verbrannt wird, und
die Leistung, welche für die angetriebenen Fahrzeugräder zur
Verfügung steht, wird verringert. Diese Schwierigkeit ergibt
sich insbesondere bei großen Bussen, Kühlwägen und dgl., bei
denen der Bedarf an Klimatisierung und/oder Kühlung speziell
hoch ist.
Um diese Schwierigkeit zu beheben, verwendet man die Abwärme
des Motors in einer sogenannten Rankine-Kreislaufanlage,
welche eine Verringerung der Belastung des Motors ermöglicht.
Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines derartigen
Systems, welches in der japanischen Patentveröffentlichung
57-1 34 668 beschrieben ist. Diese Anordnung besitzt einen
Boiler 1, welcher eine Heizwendel aufweist, und welche teil
weise mit einem Kühlmittel gefüllt ist. Die Heizwendel 2
ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem Motor ver
bunden und so angeordnet, daß erhitztes Fließmedium, wie
beispielsweise Auspuffgas oder Motorkühlmittel hindurchge
leitet wird. Während des Motorbetriebs wird das flüssige
Kühlmittel im Boiler 1 so weit erhitzt, daß es kocht und
Kühlmitteldampf mit hoher Temperatur und Druck entsteht.
Der Kühlmitteldampf mit dem hohen Druck und der hohen Tempe
ratur, welcher im Boiler 1 erzeugt wird, wird durch eine
erste Leitung 4 geleitet und in eine Ejektor- oder Strahl
pumpe 6 über eine Düse 8 eingebracht. Der Dampfstrahl, wel
cher von der Düse 8 geliefert wird, erzeugt in einer Misch
kammer 10, welche die Düse umgibt, einen Unterdruck und
bewirkt einen Fluidfluß aus einem Verdampfer 12 in die Misch
kammer. Das eingebrachte Fluid wird nachfolgend mit dem
Dampf aus der Düse 8 in einen Kondensator 14 ausgestoßen.
Der Kondensator 14 bildet hierbei einen Wärmetauscher, durch
welchen ein durch einen Ventilator angetriebener Luftstrom
hindurchgeleitet wird.
Ein kleiner Sammelbehälter 16, in welchem aus dem Kondensator
kommendes Kondensat gesammelt und vorübergehend gespeichert
wird, ist in Strömungsrichtung stromabwärts vom Kondensator
14 angeordnet. Eine Rückförderpumpe 18 bringt das flüssige
Kühlmittel aus dem Reservoir 16 zurück und pumpt das Kühl
mittel wieder in den Boiler 1. Der Verdampfer 12 ist mit
einer Leitung 20 verbunden, die zwischen dem Sammelbehälter
16 und der Pumpe 18 verläuft. Die Verbindung erfolgt über
ein Entspannungsventil 22. Das Entspannungsventil 22 erlaubt
eine Abtrennung eines Teils des flüssigen Kühlmittels, wel
ches durch die Leitung 20 strömt. Dieses abgetrennte Kühl
mittel wird in den Verdampfer 12 geleitet, wo es expandiert
und die Wärme absorbiert, welche in einem Luftstrom enthal
ten ist, der durch die Vorrichtung gelangt. Hierzu befindet
sich der Verdampfer 12 in einer Fahrzeugkabinen-Klimaeinrich
tung, und der Luftstrom ist in diese über eine geeignete
Strömungssteuerung und Leitungsanordnung gerichtet.
Bei dieser Vorrichtung wird zwar die Belastung des Motors
durch Verwendung der Abwärme, welche von diesem an das
Motorkühlmittel oder welche in den Auspuffgasen enthalten
ist, erreicht. Hierbei ergeben sich jedoch noch folgende
Nachteile.
Mit Kompressoranordnungen vom Saugstrahltyp ist die erreich
bare Kompression im Vergleich zu einem mechanisch angetrie
benen Kompressor gering. Um den bestmöglichen Betrieb zu
erhalten, ist notwendigerweise sicherzustellen, daß der
Dampfdruck, welcher der Düse 8 zugeleitet wird, hoch ist,
während der Druck im Kondensator 14 niedrig gehalten wird. Da
ferner der Kompressor bei dieser Ausführungsform als Wärme
kraftmaschine ausgebildet ist, ist es erforderlich, sicher
zustellen, daß die Temperaturdifferenz zwischen der Wärme
quelle und dem Wärmeverbraucher so groß wie möglich ist. Da
jedoch die Temperatur des Hochdruckdampfes, welcher von der
Düse 8 abgestrahlt wird, hoch ist, wird auch die Temperatur
des in den Verdampfer 12 zurückgeführten Kondensats nach
einer kurzen Arbeitsdauer angehoben. Hieraus ergibt sich
ein Temperaturanstieg des flüssigen Kühlmittels, das in den
Verdampfer 12 gelangt. Die Temperatur, auf welche die Wär
meaustauschflächen des Verdampfers 12 sich verringern, kann
herabgesetzt werden, und damit verringert sich die Wärme
menge, welche von der durch den Verdampfer gelangenden Luft
entfernt werden kann.
Wenn beispielsweise das Arbeitsfluid für die oben beschrie
bene Anordnung FREON R 11 oder FREON 114 ist, ist es möglich,
die Temperatur des Verdampfers 12 auf 10°C zu erniedrigen.
Dieser Temperaturpegel ist jedoch nicht ausreichend und er
fordert, daß die Temperatur im Kondensor auf 40°C oder
darunter gehalten wird.
Für den Fall, daß die Umgebungstemperatur bei 30°C liegt,
ist die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmedium und den
Minimumtemperaturanforderungen für den Kondensator 14 gering,
und die Beseitigung der erforderlichen Wärmemenge hieraus
ist erheblich behindert.
Um hier eine Kompensation zu erhalten, ist es notwendig,
Verringerungen bei dem Kodensationsvermögen (Wärmeaustausch
kapazität) des Kondensators 14 zu vermeiden. Wie jedoch schon
ausgeführt wurde, ist bei erhöhter Umgebungstemperatur die
Temperaturdifferenz zwischen den Wärmeaustauschflächen und
dem Kühlmedium verringert, wobei die Wärmemenge, welche aus
dem Kondensator abgeleitet wird, ebenfalls verringert ist. Um
sicherzustellen, daß ein ausreichender Betrieb stattfindet
(d. h. die erforderliche Wärmemenge kann absorbiert und
freigegeben werden), müssen die Abmessungen sowohl des Kon
densators als auch des Verdampfers vergrößert werden. Dies
erhöht jedoch das Gewicht und den Platzbedarf des Systems in
unerwünschtem Umfang. Selbst wenn man große Kondensatoren
und Verdampfer verwendet, ergeben sich Umstände, durch die
die Betriebseigenschaften unannehmbar werden, beispielsweise
wenn die Umgebungstemperatur auf 40°C oder darüber ansteigt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Klima- bzw. Kühl
anlage für ein Kühl/Gefriersystem zu schaffen, welches
kompakt ist und ein verbessertes Betriebsverhalten zusätz
lich vorsieht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1
angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe eine Anord
nung vorgeschlagen, in welcher ein Kühlsystem unter Anwen
dung einer Saugstrahlpumpe anstelle eines mechanisch ange
triebenen Kompressors ein Arbeitsfluid verwendet, das aus
zwei oder gegebenenfalls mehreren unterschiedlichen Kühl
mitteln zusammengesetzt ist. Eines dieser Kühlmittel hat
eine niedrige Sättigungstemperatur, während ein anderes
dieser Kühlmittel eine höhere Sättigungstemperatur aufweist.
Die Mischung der beiden Kühlmittel wird einer Destillation
bzw. Trennung unterworfen. Anschließend an die Trennung
wird das Kühlmittel (Dampf) mit der niedrigen Sättigungs
temperatur in einem Hilfskondensator kondensiert und durch
einen Verdampfer hindurchgeleitet, während das Kühlmittel
(flüssig) mit der höheren Sättigungstemperatur zu einem
Boiler zurückgeführt wird zur Verdampfung und anschließenden
Verwendung in der Saugstrahlpumpe.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
für ein Kühlsystem sind folgende Bestandteile vorgesehen:
Ein Boiler, in welchem ein Arbeitsfluid auf den Verdampfungs
punkt erhitzt wird; eine Strahlpumpe, die in Strömungsver
bindung mit dem Boiler derart steht, daß der im Boiler er
zeugte Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur empfangen
werden kann, und welche eine Niederdruckzone aufweist; ein
Hauptkondensator, der in Strömungsverbindung mit der Strahl
pumpe steht zur Kondensation des aus der Strahlpumpe aus
strömenden Mittels; eine Trenneinrichtung, die in Strömungs
verbindung steht mit dem Hauptkondensator zur Trennung des
verflüssigten ausströmenden Mittels in ein Kühlmittel mit
einer ersten Sättigungstemperatur und ein zweites Kühlmit
tel mit einer zweiten Sättigungstemperatur, welche höher ist
als die Sättigungstemperatur des ersten Kühlmittels; eine
Pumpe, mit welcher das zweite Kühlmittel in flüssiger Form
aus der Trenneinrichtung zum Boiler gepumpt wird; ein Hilfs
kondensator zum Aufnehmen des ersten Kühlmittels in Dampf
form und zur Kondensation des Kühlmittels in seinen flüssi
gen Zustand; einen Verdampfer, der zwischen den Hilfskonden
sator und die Niederdruckzone in der Strahlpumpe geschaltet
ist, und ein Entspannungsventil, welches die Menge des
ersten Kühlmittels steuert, die in den Verdampfer einge
bracht wird.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung für ein
Kühlverfahren kommen folgende Schritte zur Anwendung:
(a) Es wird ein Arbeitsfluid verwendet, das aus einem ersten
Kühlmittel mit einer ersten Sättigungstemperatur und einem
zweiten Kühlmittel mit einer zweiten Sättigungstemperatur,
die höher ist als die Sättigungstemperatur des ersten Kühl
mittels, zusammengesetzt ist; (b) das erste und das zweite
Kühlmittel werden voneinander getrennt; (c) das zweite Kühl
mittel wird in flüssiger Form in einen Boiler gepumpt;
(d) das zweite Kühlmittel im Boiler wird erhitzt zur Bildung
eines Dampfes mit hoher Temperatur und hohem Druck; (e) der
Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck wird durch eine
Düse einer Strahlpumpe gestrahlt zur Erzeugung eines Nieder
druckes; (f) das erste Kühlmittel in Dampfform wird einem
Hilfskondensator zugeleitet und in diesem kondensiert;
(d) das verflüssigte erste Kühlmittel wird unter Verwendung
des Niederdrucks, der im Schritt (e) erzeugt wird, in einen
Verdampfer eingebracht; (h) das erste und das zweite Kühl
mittel werden gemischt und die Mischung wird in einen Haupt
kondensator eingebracht, und die Schritte (b) bis (h) werden
wiederholt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches als Kühl
system ausgebildet ist, kommen folgende Bestandteile zur
Anwendung: eine Arbeitsflüssigkeit, die aus einem ersten
Kühlmittel mit einer ersten Sättigungstemperatur und einem
zweiten Kühlmittel mit einer zweiten Sättigungstemperatur,
die höher ist als die Sättigungstemperatur des ersten Kühl
mittels, zusammengesetzt ist; Mittel zum Trennen des ersten
und zweiten Kühlmittels; eine Pumpe zum Pumpen des zweiten
Kühlmittels in flüssiger Form in einen Boiler, in welchem
das zweite Kühlmittel erhitzt wird zur Erzeugung eines Damp
fes mit hoher Temperatur und hohem Druck; eine Strahlpumpe
mit einer Düse, durch welche der Dampf mit der hohen Tempe
ratur und dem hohen Druck aus dem Boiler gestrahlt wird zur
Bildung eines niedrigen Druckes; ein Hilfskondensator, wel
cher das erste Kühlmittel aus der Trenneinrichtung in Dampf
form empfängt, und in welchem das erste Kühlmittel in seinem
flüssigen Zustand kondensiert wird; ein Verdampfer, in wel
chem das verflüssigte erste Kühlmittel durch den in der
Strahlpumpe erzeugten niedrigen Druck eingebracht wird, und
einen Hauptkondensator, in welchem eine Mischung des ersten
und zweiten Kühlmittels aus der Strahlpumpe eingebracht, kon
densiert und anschließend zur Trenneinrichtung zurückgebracht
wird.
Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine bekannte Ausführungsform,
welche in der Beschreibungseinleitung schon
erläutert wurde;
Fig. 2 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung, und
Fig. 3 eine Kurvendarstellung der Sättigungstempera
tur in Abhängigkeit vom Sättigungsdruck
zweier Arten von Kühlmitteln und einer
Mischung davon, die beim ersten Ausführungs
beispiel verwendet werden.
Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Diese Anordnung ist vom Grundaufbau her ähnlich
der Anordnung, die in Verbindung mit der Fig. 1 erläutert
wurde. Das Ausführungsbeispiel besitzt jedoch zusätzlich
eine Destillations- bzw. Trenneinheit 126 und einen Hilfs
kondensator 128, die zwischen den Hauptkondensator 114
(wie es im folgenden noch erläutert wird) eine Rückförder
pumpe 118 für das flüssige Kühlmittel und einen Verdampfer
112 in der dargestellten Weise geschaltet sind. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist das Arbeitsfluid aus zwei unter
schiedlichen Arten von Kühlmitteln zusammengesetzt. Die bei
den Kühlmittel haben unterschiedliche Sättigungstemperatu
ren. Beispielsweise werden FREON R 113 und FREON R 114 in
einem Volumenverhältnis (R 113/ R 114=7/3) von 7:3 mitein
der gemischt. Die Eigenschaften dieser Kühlmittel sind in
Fig. 3 dargestellt, wobei die Kurven A, B und C die Sätti
gungstemperatur/Druckcharakteristiken von FREON R 114, einer
Mischung von FREON R 113 und R 114 sowie von FREON R 113 dar
stellen.
Eines der Kühlmittel (R 114) besitzt eine relativ niedrige
Sättigungstemperatur, während das andere Kühlmittel (R 113)
eine höhere Sättigungstemperatur aufweist. Diese Eigenschaft
ist für vorliegende Erfindung wesentlich, wie aus der fol
genden Erläuterung noch hervorgeht.
Während des Betriebs wird das Kühlmittel im Boiler 100 er
hitzt, und es wird ein Dampf mit hohem Druck und hoher Tem
peratur erzeugt, welcher durch eine Düse (nicht dargestellt),
die im wesentlichen die gleiche Eigenschaft hat wie die Düse,
welche bei der Anordnung in der Fig. 1 verwendet wird, hin
durchgestrahlt wird. Hierdurch wird in der Mischkammer (eben
falls nicht dargestellt) der Einrichtung ein Unterdruck er
zeugt, und hierdurch wird Kühlmittel aus dem Verdampfer 112
angesaugt. Die Mischung der Kühlmittel wird dem Hauptkon
densator 114 zugeleitet, in welchem Wärme entzogen wird, und
der Dampf in den flüssigen Zustand umgewandelt wird. An
schließend wird das Kondensat mit Hilfe der Druckpumpe 124
in die Destillations- bzw. Trenneinheit 126 gepumpt. Es wird
darauf hingewiesen, daß ein kleiner Sammelbehälter, welcher
zwar nicht dargestellt ist, stromaufwärts von der Druckpumpe
124 in der gleichen Weise, wie es in Fig. 1 bei der bekann
ten Anordnung erläutert wurde, angeordnet sein kann.
Die Destillations- bzw. Trenneinheit 126 dient zur Trennung
des flüssigen, eine hohe Sättigungstemperatur aufweisenden
Kühlmittels (R 113) vom gasförmigen, eine niedrige Sättigungs
temperatur aufweisenden Kühlmittel (R 114). Das eine hohe
Sättigungstemperatur aufweisende Kühlmittel (R 113) wird in
flüssiger Form dem Boiler 100 über eine Leitung 130 mittels
der Rückförderpumpe 118 zugeleitet. Das die niedrige Sätti
gungstemperatur aufweisende Kühlmittel (R 114) wird in
Dampfform über eine Leitung 132 dem Hilfskondensator 128 zu
geleitet. Dem Hilfskondensator 128 wird dem in Dampfform
vorliegenden Kühlmittel R 114 Wärme entzogen und durch Kon
densation in seine flüssige Phase gebracht.
Das die niedige Sättigungstemperatur aufweisende Kühlmittel
R 114 wird in flüssiger Form gesteuert und dem Verdampfer über
das Entspannungsventil 122 zugeführt.
Demgemäß wird eines (R 114) der Kühlmittel abgetrennt und
durch den Verdampfer 112 in den Kreislauf geführt, während
das andere (R 113) der Kühlmittel durch den Boiler 100 in den
Kreislauf gebracht wird.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung be
sitzt die Druckpumpe 124 einen Wirkungsgrad von 0,2 (n =0,2)
und eine Nennleistung von 144 W. Die Druckpumpe 124 erhöht
den Druck des Kühlmittels auf 10 Atmos. (10 kg/cm2 abs bzw.
ca. 10×105 Pa), erhöht die Temperatur des Kühlmittels
auf 130°C durch Zugabe von Wärme mit einer Zugabegeschwin
digkeit von 741 Kcal/h (3,1×106 J/h), und erzeugt einen
Ausgang von 0,087 m3 pro Zeiteinheit (0,087 m3/h). Der
Boiler 100 ist so ausgeführt, daß die Temperatur des
Kühlmittels R 113 in ihm auf 180°C (bei der es kocht) erhöht
wird, und ist so dimensioniert, daß ihm Wärme mit einer Ge
schwindigkeit von 3030 Kcal pro Zeiteinheit (3030 Kcal/h
bzw. 12,7×106 J/h) zugeführt wird. Der Verdampfer 112
besitzt ein Ansaugverhältnis von 0,3.
Während des Betriebs wird das Kühlmittel R 113 im Boiler auf
eine Temperatur von 138°C bei einem Druck von 10 kg/cm2 abs.
(ca. 10×105 Pa) gebracht. Das einen hohen Druck und eine
hohe Temperatur aufweisende dampfförmige Kühlmittel R 113
wird von der Düse in der Saugstrahlpumpe mit einer Geschwin
digkeit von 102 kg/h ausgestrahlt. Dieses erzeugt ein aus
reichendes Vakuum in der Einrichtung, um zu bewirken, daß
das Kühlmittel R 114 in den Verdampfer 112 mit einer Geschwin
digkeit von 30,5 kg/h eingesaugt wird. Hierbei wird aus der
Luft Wärme absorbiert, die mit einer Geschwindigkeit von
1000 Kcal/h (ca. 4,2×106 J/h) konditioniert wird, und das
Innere des Verdampfers 112 wird bei 0°C und 1 kg/cm2 (ca.
105 Pa) gehalten.
Die Mischung aus den Kühlmitteln R 114 und R 113, welche von
der Saugstrahlpumpe 106 geliefert wird, gelangt in den
Hauptkondensator 114 bei einer Temperatur von 47°C und bei
einem Druck von 1,9 kg/cm2 (ca. 1,9×105 Pa). Der Haupt
kondensator 114 entzieht der Mischung der Kühlmittel R 114
und R 113 Wärme mit einer Geschwindigkeit von 4030 Kcal/h
(16,9×106 J/h). Wie aus dem Kurvenverlauf C der Fig. 3
ersichtlich ist, sind die Druck- und Temperaturbedingungen,
bei welchen die Mischung der Kühlmittel in den Hauptkonden
sator gelangt, nahe den Bedingungen, welche den Konden
sationserfordernissen für die Mischung der Kühlmittel R 114
und R 113 genügen. Mithin wird eine relativ geringe Wärme
menge für die Einleitung der Kondensation entzogen. Eine
übermäßige Kühlung bringt die Gefahr, daß die nachfolgende
Trennung der beiden Kühlmittel beeinträchtigt wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Minimaltemperatur, auf
welche der Hauptkondensator herabgesetzt werden muß, höher
ist als die Temperatur, die beim Stand der Technik möglich
ist (d. h. 47°C im Vergleich zu 40°).
Wie aus der Fig. 3 abgeleitet werden kann, betragen bei
einem Druck von 10 Atmos (ca. 10×105 Pa) die Sättigungs
temperaturen der Kühlmittel R 113 und R 114 138°C bzw. 83°C.
Das bedeutet, daß man eine Temperaturdifferenz von 55°C
zwischen den obengenannten Temperaturen hat, wodurch sicher
gestellt ist, daß eine im wesentlichen hundertprozentige
Trennung der beiden Kühlmittel in der Destillations- bzw.
Trenneinheit 126 erreicht wird. Das Kühlmittel R 114, welches
dem Hilfskondensator 128 zugeleitet wird, gelangt in diesen
bei einer Temperatur von 130°C. Durch Entzug von Wärme von
dieser Einrichtung mit einer Geschwindigkeit von 741 Kcal/h
(3,1×106 J/h) ist es möglich, den Kühlmitteldampf R 114 zu
kondensieren und die Temperatur des Kondensats auf etwa
81°C zu verringern.
Aus obiger Beschreibung ergibt sich, daß die Wärmemenge,
welche durch den Hauptkondensator 114 und den Hilfskonden
sator 128 dem Arbeitsfluid entzogen werden muß, relativ ge
ring ist, und die Verwendung kleiner kompakter Einrichtun
gen ausreicht. Der Raumbedarf, welcher von den beiden Kon
densatoren 114 und 128 sowie vom Verdampfer 112 bei der be
schriebenen Anordnung beansprucht wird, ist geringer als der
Platzbedarf der von einem einzelnen großen Kondensator 14
und Verdampfer 12, welche bei der bekannten Anordnung nach
der Fig. 1 verwendet werden, beansprucht wird.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung der oben angege
benen Kühlmittelflüssigkeiten beschränkt und kann auch mit
anderen geeigneten Flüssigkeiten ausgeführt werden, die
einen ausreichenden Unterschied bei der Sättigungstemperatur
und dem Sättigungsdruck gewährleisten. Beispielsweise wird
durch eine Kombination von FREON R 22 und Cyclohexan ein
wirkungsvolles Arbeitsfluid vorgesehen, das es überflüssig
macht, das vom Hauptkondensator abgezogene Kondensat mit
Druck zu beaufschlagen, so daß die Druckpumpe 124 aus dem
Kreislauf weggelassen werden kann.
Ferner ist es möglich, drei oder mehr verschiedene Kühl
mittel für die Zusammensetzung des Arbeitsfluids zu verwen
den. Hierbei ist es jedoch von Vorteil, daß zwei der Kühl
mittel eine azeotropische Mischung mit einem Siedepunkt
(Sättigungstemperatur), der sich in ausreichendem Maße von
dem des dritten Kühlmittels unterscheidet, bildet.
Die Erfindung ist nicht auf Anwendungszwecke auf dem Fahr
zeugsektor beschränkt, und kann auch anderen Anwendungs
zwecken auf gewerblichen und/oder privaten Gebieten, bei
denen Kühlungs- oder Klimatisierungsanforderungen vorhan
den sind und eine Wärmequelle verfügbar ist, zugeführt
werden. Derartige Quellen können Solaröfen, Abfall verbren
nende Öfen, Verbrennungsgase und dgl. sein.
Claims (8)
1. Kühlsystem mit einer von Abwärme angetriebenen Pumpe,
gekennzeichnet durch
- - einen Boiler (100), in welchem ein Arbeitsfluid auf Ver dampfungstemperatur erhitzbar ist;
- - eine Strahlpumpe (106), die mit dem Boiler (100) verbunden ist, den im Boiler (100) erzeugten Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur empfängt und eine Unterdruck zone bildet;
- - einen Hauptkondensator (114), der in Strömungsverbindung mit der Strahlpumpe (106) ist zur Kondensation des von der Strahlpumpe (106) ausströmenden Mittels;
- - eine Trenneinrichtung (126), die mit dem Hauptkondensator (114) verbunden ist zur Trennung des verflüssigten aus strömenden Mittels in ein erstes Kühlmittel mit einer ersten Sättigungstemperatur und ein zweites Kühlmittel mit einer zweiten Sättigungstemperatur, die höher ist als die Sättigungstemperatur des ersten Kühlmittels;
- - eine Pumpe (118) zum Pumpen des zweiten Kühlmittels in flüssiger Form aus der Trenneinheit (126) zum Boiler (100);
- - einen Hilfskondensator (128) zum Empfangen des ersten Kühlmittels in Dampfform und Kondensieren dieses Kühl mittels in den flüssigen Zustand;
- - einen Verdampfer (112), der zwischen den Hilfskondensator (128) und die Unterdruckzone der Strahlpumpe (106) ge schaltet ist, und
- - ein Entspannungsventil (122), welches die Menge des ersten Kühlmittels, das in den Verdampfer (112) eingebracht wird, steuert.
2. Kühlverfahren, gekennzeichnet durch die Schritte:
- a) Verwenden eines Arbeitsfluids, das zusammengesetzt ist aus einem ersten Kühlmittel mit einer ersten Sättigungs temperatur und einem zweiten Kühlmittel mit einer zwei ten Sättigungstemperatur, die höher ist als die Sätti gungstemperatur des ersten Kühlmittels;
- b) Trennen des ersten und zweiten Kühlmittels;
- c) Pumpen des zweiten Kühlmittels in flüssiger Form in einen Boiler;
- d) Erhitzen des zweiten Kühlmittels im Boiler zur Erzeugung eines Dampfes mit hohem Druck und hoher Temperatur;
- e) Ausstrahlen des die hohe Temperatur und den hohen Druck aufweisenden Dampfes durch eine Düse einer Strahlpumpe zur Erzeugung eines Unterdrucks;
- f) Liefern des ersten Kühlmittels in Dampfform in einen Hilfskondensator und Kondensieren des ersten Kühlmittels;
- g) Einsaugen des verflüssigten ersten Kühlmittels in einen Verdampfer unter Verwendung des beim Schritt (e) erzeug ten Unterdrucks;
- h) Mischen des ersten und zweiten Kühlmittels und Einbrin gen der Mischung in einen Hauptkondensator, und
- Wiederholen der Schritte (b) bis (h).
3. Kühlsystem, gekennzeichnet durch
- - ein Arbeitsfluid, das zusammengesetzt ist aus einem ersten Kühlmittel mit einer ersten Sättigungstemperatur und einem zweiten Kühlmittel mit einer zweiten Sättigungstemperatur, die höher ist als die Sättigungstemperatur des ersten Kühlmittels;
- - Mittel (126) zum Trennen des ersten und zweiten Kühlmit tels;
- - eine Pumpe (118) zum Pumpen des zweiten Kühlmittels in flüssiger Form in einen Boiler (100), in welchem das zwei te Kühlmittel erhitzt wird zur Erzeugung von Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck;
- - eine Strahlpumpe (106) mit einer Düse, durch welche der Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck, welcher vom Boiler (100) kommt, ausgestrahlt wird zur Erzeugung eines Unterdrucks;
- - einen Hilfskondensator (128), welcher das erste Kühlmittel in Dampfform aus der Trenneinheit (126) empfängt, und in welchem das erste Kühlmittel in den flüssigen Zustand kondensiert wird;
- - einen Verdampfer (112), in welchen das verflüssigte erste Kühlmittel durch den in der Strahlpumpe erzeugten Unter druck eingesaugt ist, und
- - einen Hauptkondensator (114), in welchen eine Mischung aus dem ersten und zweiten Kühlmittel von der Strahlpumpe (106) eingebracht, kondensiert und anschließend zur Trenneinheit (126) zurückgebracht wird.
4. Kühlsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
Druckpumpe (124), welche zwischen dem Hauptkondensator (114)
und der Trenneinheit (126) angeordnet ist zur Erhöhung des
Drucks im vom Hauptkondensator (114) kommenden Kondensat, be
vor dieses der Trenneinheit (126) zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den
weiteren Schritt, daß das Arbeitsfluid vor dem Trennschritt
mit einem Druck beaufschlagt wird, so daß die Trennung von
erstem und zweitem Kühlmittel erleichtert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den wei
teren Schritt der Steuerung des Flusses des verflüssigten
ersten Kühlmittels aus dem Hilfskondensator in den Verdamp
fer bei Verwendung eines Entspannungsventils.
7. Kühlsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine
Druckpumpe (124), die zwischen dem Hauptkondensator (114) und
der Trenneinheit (126) angeordnet ist, wobei die Druck
pumpe (124) den Druck der Mischung aus dem ersten und zwei
ten Kühlmittel vor dem Eintritt in die Trenneinheit (126)
in der Weise erhöht, daß die Trennung erleichtert ist.
8. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Entspannungsventil (22) zwischen dem Hilfskondensator
(128) und dem Verdampfer (112) zur Steuerung des Flusses des
verflüssigten ersten Kühlmittels in den Verdampfer (112)
vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP61249478A JPS63105369A (ja) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | 蒸気噴射式冷凍機 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=17193563
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DE19873735386 Withdrawn DE3735386A1 (de) | 1986-10-22 | 1987-10-19 | Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpe |
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