DE3735386A1 - Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpe - Google Patents

Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpe

Info

Publication number
DE3735386A1
DE3735386A1 DE19873735386 DE3735386A DE3735386A1 DE 3735386 A1 DE3735386 A1 DE 3735386A1 DE 19873735386 DE19873735386 DE 19873735386 DE 3735386 A DE3735386 A DE 3735386A DE 3735386 A1 DE3735386 A1 DE 3735386A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coolant
boiler
evaporator
pump
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19873735386
Other languages
English (en)
Inventor
Kotaro Ohashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Corp
Original Assignee
Nihon Radiator Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Radiator Co Ltd filed Critical Nihon Radiator Co Ltd
Publication of DE3735386A1 publication Critical patent/DE3735386A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/06Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of jet type, e.g. using liquid under pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/006Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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.
DE19873735386 1986-10-22 1987-10-19 Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpe Withdrawn DE3735386A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61249478A JPS63105369A (ja) 1986-10-22 1986-10-22 蒸気噴射式冷凍機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3735386A1 true DE3735386A1 (de) 1988-05-19

Family

ID=17193563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19873735386 Withdrawn DE3735386A1 (de) 1986-10-22 1987-10-19 Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpe

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4765148A (de)
JP (1) JPS63105369A (de)
DE (1) DE3735386A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3017450A1 (fr) * 2014-02-11 2015-08-14 Valeo Systemes Thermiques Circuit de fluide frigorigene pour le conditionnement thermique d'un vehicule automobile
DE102022212943A1 (de) 2022-12-01 2024-06-06 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Wärmeübertragung und Vorrichtung

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4905481A (en) * 1988-01-06 1990-03-06 Mainstream Engineering Corp. Supersonic compressor for thermally powered heat pumping applications
US5139081A (en) * 1991-08-15 1992-08-18 Schuurman Eiko A Chemical heat pump system
US5647221A (en) * 1995-10-10 1997-07-15 The George Washington University Pressure exchanging ejector and refrigeration apparatus and method
EP1049595A4 (de) * 1998-01-22 2002-01-23 Prime Hill Dev Ltd Klimaanlage für motorfahrzeuge
CA2356683A1 (en) * 1998-12-23 2000-07-06 Venture Scientifics, Inc. Compact refrigeration system
US6260370B1 (en) * 1999-08-27 2001-07-17 Refrigeration Research, Inc. Solar refrigeration and heating system usable with alternative heat sources
DE19941685C1 (de) * 1999-09-01 2000-07-20 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Erhöhung des Drucks eines Gases
NL1025537C2 (nl) * 2004-02-20 2005-08-23 Gastec Technology B V Systeem en werkwijze voor het bedrijven van een damp-ejector warmtepomp.
DE102004023997A1 (de) * 2004-05-14 2005-12-08 Robert Bosch Gmbh Klimaanlage
KR101555365B1 (ko) * 2008-06-27 2015-09-23 엘지전자 주식회사 전자기기의 냉각장치
CN102187164B (zh) * 2008-08-14 2015-07-08 梅-鲁本技术公司 二元流体喷射器和使用方法
WO2010096863A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-02 Renewable Energy Systems Limited A heat pump, a combined heating and cooling system, a power generation system and a solar collector
US8393171B2 (en) 2010-04-13 2013-03-12 Gerald Allen Alston Mechanically enhanced ejector HVAC and electric power generation system
EP2596303B1 (de) 2010-07-23 2016-10-26 Carrier Corporation Hocheffizienter ejektorzyklus
WO2012015742A2 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Hudson Fisonic Corporation An apparatus and method for utilizing thermal energy
US10184229B2 (en) 2010-07-30 2019-01-22 Robert Kremer Apparatus, system and method for utilizing thermal energy
DE102010054733A1 (de) * 2010-12-16 2012-06-21 Daimler Ag Abwärmenutzungsvorrichtung, Betriebsverfahren
DE102011117057A1 (de) * 2011-10-27 2013-05-02 Daimler Ag Abwärmenutzungsvorrichtung
FR3028291B1 (fr) * 2014-11-07 2019-04-12 Airbus Helicopters Installation motrice munie d'un dispositif de refroidissement a deux etages de l'air d'admission d'un turbomoteur
CN105698431B (zh) * 2016-03-16 2017-11-10 北京建筑大学 一种双热源高效压缩‑喷射复合热泵系统及应用
CN106907934B (zh) * 2017-02-28 2019-05-17 中国科学院理化技术研究所 一种利用纤维工业余热的系统及方法
CN109246976A (zh) * 2018-07-19 2019-01-18 泰兴航空光电技术有限公司 射流泵驱动的液体相变冷却方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2852922A (en) * 1953-07-30 1958-09-23 Rheem Mfg Co Jet pump
DD155835A1 (de) * 1980-12-29 1982-07-07 Volkmar Gross Nach dem absorptionsprinzip mit einem zweistoffgemisch arbeitende waermepumpe mit strahlverdichtung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1776079A1 (de) * 1968-09-17 1971-09-16 Thielmann Geb Ag Kaelteanlage fuer Kraftfahrzeuge
IL40492A (en) * 1972-10-03 1975-07-28 Weinberg J Air conditioning system for automotive vehicles
US3988901A (en) * 1975-02-18 1976-11-02 Scientific-Atlanta, Inc. Dual loop heat pump system
US4342200A (en) * 1975-11-12 1982-08-03 Daeco Fuels And Engineering Company Combined engine cooling system and waste-heat driven heat pump
US4345440A (en) * 1981-02-02 1982-08-24 Allen Reed R Refrigeration apparatus and method
JPS57134668A (en) * 1981-02-10 1982-08-19 Nippon Denso Co Steam jet type refrigerating plant
US4438633A (en) * 1982-11-12 1984-03-27 Hiser Leland L Method and apparatus for using low grade thermal energy to improve efficiency of air conditioning and refrigeration systems
FR2575812B1 (fr) * 1985-01-09 1987-02-06 Inst Francais Du Petrole Procede de production de froid et/ou de chaleur mettant en oeuvre un melange non-azeotropique de fluides dans un cycle a ejecteur

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2852922A (en) * 1953-07-30 1958-09-23 Rheem Mfg Co Jet pump
DD155835A1 (de) * 1980-12-29 1982-07-07 Volkmar Gross Nach dem absorptionsprinzip mit einem zweistoffgemisch arbeitende waermepumpe mit strahlverdichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3017450A1 (fr) * 2014-02-11 2015-08-14 Valeo Systemes Thermiques Circuit de fluide frigorigene pour le conditionnement thermique d'un vehicule automobile
WO2015121097A1 (fr) * 2014-02-11 2015-08-20 Valeo Systemes Thermiques Circuit de fluide frigorigene pour le conditionnement thermique d'un vehicule automobile
DE102022212943A1 (de) 2022-12-01 2024-06-06 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Wärmeübertragung und Vorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63105369A (ja) 1988-05-10
US4765148A (en) 1988-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3735386A1 (de) Kuehlsystem mit einer von abwaerme angetriebenen pumpe
DE3016406C2 (de) Mehrstufiges thermisches Stofftrennverfahren mit kombiniertem Brüdenverdichter und Wärmetransformator zur Rückgewinnung der in den Brüden enthaltenden Wärme und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP0061721B1 (de) Mehrstufige Einrichtung mit Arbeitsfluid- und Absorptionsmittel-Kreisläufen, und Verfahren zum Betrieb einer solchen Einrichtung
DE2611890C3 (de) Anordnung zum Umformen von in einem gasförmigen Primärfluid enthaltener Wärme in eine andere Energieart
EP0855009B1 (de) Sorptionswärmewandleranlage mit zusatzkomponenten
EP0701096A2 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kälteerzeugungsanlage für das Klimatisieren von Fahrzeugen und eine Kälteerzeugungsanlage zur Durchführung desselben
EP0597305A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kombianlage
EP0835680B1 (de) Destillationsanlage
DE2216204B2 (de) Absorptionskaeltemaschine
DE102018114762B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges
DE102020007165A1 (de) Kühleinrichtung für ein Fahrzeug
DE3225613C2 (de) Absorptionswärmepumpensystem
EP1706599B1 (de) Verfahren und anlage zur umwandlung von anfallender wärmeenergie in mechanische energie
EP0085994A2 (de) Betreiben einer Wärmepumpe oder Kältemaschine
DE102011108020A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Koppelung zumindest zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug
DE102008005076A1 (de) Kältemittelkreis und Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises
DE2216203B2 (de) Absorptionskältemaschine
DE3047023A1 (de) Verfahren zum kuehlen von innenraeumen von fahrzeugen mit wasserstoff verbrauchenden kraftmaschinen nach dem kompressionskaelteverfahren
WO1993024198A1 (de) Verfahren zur aufbereitung verunreinigter höhersiedender lösemittel sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE102011052776B4 (de) Überkritische Wärmepumpe
DE10001470A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungseinrichtung für Fahrzeuge und Ausführung des erforderlichen Abscheidesammlers
DE4212162A1 (de) Einrichtung zur Kühlung des Elektromotors eines halbhermetischen Kältemittelverdichters
EP0083933A1 (de) Arbeitsmedium für Sorptions-Wärmepumpen
DE3318025A1 (de) Klimaanlage fuer kraftfahrzeuge, insbesondere fuer personenkraftwagen
DE3004197A1 (de) Verfahren zu rueckgewinnen von waermeenergie, die in den brueden von fuer thermische stofftrennprozesse eingesetzten mehrstufenverdampfern enthalten ist, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal