DE3834302C2

DE3834302C2 -

Info

Publication number: DE3834302C2
Application number: DE19883834302
Authority: DE
Inventors: Karl Friedrich 5250 Engelskirchen De Vedder
Original assignee: Karl Friedrich 5250 Engelskirchen De Vedder
Current assignee: VEDDER, GEB. STIELER, IRENE, 51766 ENGELSKIRCHEN,
Priority date: 1988-10-08
Filing date: 1988-10-08
Publication date: 1990-10-18
Also published as: DE3834302A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kompressionswärmepumpe mit Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Heißflüssigkeitsstrahlpumpe als Entspannungseinrichtung für das kondensierte Kältemittel.The invention relates to a method for operating a compression heat pump with evaporator, compressor, Condenser and hot liquid jet pump as Expansion device for the condensed refrigerant.

Mehrstufige Kompressionswärmepumpen und der ihnen zugrundeliegende thermodynamische Prozeß- und Verfahrensablauf erlauben es, einen höheren Druckunterschied zwischen Verdampfungs- und Verflüssigungsdruck effektiver zu überwinden. Bei Auswahl von geeigneten Kältemitteln lassen sich so z. B., wenn auch mit größerem Bauaufwand, höhere Vorlauftemperaturen für Wärmenutzungsanlagen als mit einstufig betriebenen Kompressionsmaschinen erzielen; somit aber auch dann durch elektrisch angetriebene Wärmepumpen unter Reduzierung von insgesamt aufgewendeter Exergie, z. B. unter anderem die weit verbreiteten Warmwasserheizungen als Wärmenutzungsanlage damit im monovalenten Betrieb betreiben, sofern Vorlauftemperaturen zwischen 90°C und 70°C auch bei niedrigen Wärmequellentemperaturen im Hochwinter erzielt werden können und ein vertretbarer Bauaufwand eines solchen Wärmeerzeugers insgesamt von der Kostenseite gegeben ist. Multi-stage compression heat pumps and theirs underlying thermodynamic process and procedure allow a higher pressure differential between evaporation and condensing pressure overcome more effectively. When choosing suitable ones Refrigerants can be z. B., albeit with a larger one Construction effort, higher flow temperatures for heat utilization systems than with single-stage compression machines achieve; but therefore also electrically driven heat pumps while reducing total exergy expended, e.g. B. among others widespread hot water heating as a heat utilization system operate in monovalent operation, if Flow temperatures between 90 ° C and 70 ° C also at low heat source temperatures can be achieved in high winter and a reasonable construction costs of such a heat generator is given overall by the cost side.

Bekannte mehrstufige Ausführungen ("Wärmepumpen" Bd. 1, Herbert Kirn - Grundlagen der Wärmepumpentechnik, 6. Aufl., Abschnitt 5.6.1 bis 5.6.3) nutzen verfahrensmäßig Unterkühlungsenthalpie aus der Hochdruckstufe im Verbund mit Überhitzungswärme aus der Niederdruckstufe und machen eine Effektivitätssteigerung je nach Größe der übrigen Parameter von über ca. 15% möglich. Bei in Reihe über einen gemeinsamen Zwischenbehälter als Kopplungsglied geschalteten Kompressionsmaschinen wird ebenfalls eine ähnlich günstige Effektivitätssteigerung wie beim vorbenannten Beispiel erzielt; es ist aber auch eine Wärmepumpenkaskade mehrerer Maschinen gegeben, bei der die Möglichkeit besteht, jeder Stufe bei der vorherrschenden Wärmequellentemperatur die optimale Menge an Arbeitsmittel dem jeweiligen Kaskadenglied zuzuordnen, wobei sich allerdings durch eine höhere Anzahl an Wärmetauschern auch größere Temperaturverluste einstellen.Known multi-stage designs ("heat pumps" Vol. 1, Herbert Kirn - Basics of heat pump technology, 6th ed., Sections 5.6.1 to 5.6.3) use procedural Hypothermia from the high pressure stage in Combined with overheating heat from the low pressure stage and make an increase in effectiveness depending on the size of the other parameters over 15% possible. At in Row over a common intermediate container as a coupling member switched compression machines will also a similarly favorable increase in effectiveness as achieved in the aforementioned example; It is also given a heat pump cascade of several machines, at which is the possibility of each level at the prevailing Heat source temperature the optimal amount to assign work equipment to the respective cascade element, but with a higher number of heat exchangers also larger temperature losses to adjust.

Aus der DE-OS 36 22 743 ist ein Verfahren entnehmbar, zum Betreiben einer Kompressionswärmepumpe mit Verdampfer, Verdichteter, Kondensator und Heißflüssigkeitsstrahlpumpe als Entspannungseinrichtung für das kondensierte Kältemittel. From DE-OS 36 22 743 a method can be found for Operating a compression heat pump with evaporator, compressor, Condenser and hot liquid jet pump as a relaxation device for the condensed refrigerant.

Außer den wie vor aufgeführten Lösungen zur Effektivitätssteigerung soll mit einer Kompressionswärmepumpe nach der DE-OS 36 22 743, bei der die Entspannung des heißen Kondensats über einen nachgeschalteten Ejektor mit angekoppeltem Separator erfolgt, ein in etwa gleicher Steigerungssatz für den gesamten Prozeßablauf erzielbar sein.Except for the solutions for increasing effectiveness as listed above is supposed to follow with a compression heat pump DE-OS 36 22 743, in which the relaxation of the hot Condensate via a downstream ejector with a coupled Separator takes place, an approximately the same Rate of increase be achievable for the entire process.

Allen vorbenannten Lösungen gemeinsam ist die Reduzierung der Bandbreite der jeweiligen Wärmequellentemperatur, die ganz wesentlich die Optimierung der Einzelmaschine als auch den Verbund von diesen hinsichtlich Regelbarkeit nebst maximaler Maschinenbeanspruchung im Hinblick auf Wartungsaufwand und Verschleiß beeinflußt. Gleichartig im Ablauf der thermodynamischen Teilprozesse in vorbenannter Verfahrensanordnung ist auch meist die Entspannung des verflüssigten Kondensats nach Abgabe von Verflüssigungs- und gegebenenfalls auch Unterkühlungswärme auf die Temperatur T _o und dem zugehörigen Druck p _o unter Entropieverlust, da die Entspannung infolge zu hohen Bauaufwandes meist nicht über eine Kraftmaschine, wie z. B. eine Turbine, unter Rückgewinnung von Exergie erfolgt, sondern schlagartig über ein Entspannungsorgan vorgenommen wird, wobei der Entspannungsvorgang selbst entlang der Isenthalpen verläuft und die Enthalpie des Arbeitsmittels als Dampf in etwa gleich bleibt, somit aber die Restwärme nebst ihrem Exergieanteil aus dem höheren Energieniveau des Fluids bezüglich Druck und Temperatur dem Gesamtprozeß verloren geht und dessen Gütegrad vermindert.Common to all of the aforementioned solutions is the reduction in the bandwidth of the respective heat source temperature, which significantly influences the optimization of the individual machine as well as the combination of these with regard to controllability and maximum machine stress with regard to maintenance expenditure and wear. The expansion of the liquefied condensate to the temperature T _o and, if appropriate, also supercooling heat to the temperature T _o and the associated pressure p _o with loss of entropy is usually the same in the course of the thermodynamic sub-processes in the aforementioned process arrangement, since the expansion is usually not over due to the high construction costs an engine such as B. a turbine, with the recovery of exergy, but is carried out abruptly via a relaxation device, the relaxation process itself runs along the isenthalpic and the enthalpy of the working fluid as steam remains approximately the same, but thus the residual heat and its exergy share from the higher energy level of the fluid in terms of pressure and temperature, the entire process is lost and its quality is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Kompressionswärmepumpe anzugeben, das auch bei hohen Wärmenutzungstemperaturen und niedrigen Wärmequellentemperaturen unter möglichst geringem Bauaufwand wirtschaftlich arbeitet.The invention has for its object a method for operating a compression heat pump specify that even at high heat utilization temperatures and low heat source temperatures below if possible low construction costs works economically.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß zwei Heißflüssigkeitsstrahlpumpen vorgesehen sind, die intermittierend mit dem Kondensat beaufschlagt werden,
daß die beiden entstehenden Dampf-Flüssigkeitsgemische auf unterschiedlichen Drücken gehalten werden,
daß der Dampf-Anteil des Dampf-Flüssigkeitsgemisches mit dem höheren Druck der Saugseite des Verdichters zugeführt wird und der Dampfanteil des Dampf-Flüssigkeitsgemisches mit dem niedrigeren Druck der Heißflüssigkeitsstrahlpumpe mit dem höheren Druck zugeführt wird,
daß der Flüssigkeitsanteil des Dampf-Flüssigkeitsgemisches mit dem höheren Druck in den Flüssigkeitsanteil des Dampf-Flüssigkeitsgemisches mit dem niedrigeren Druck eingeleitet wird,
daß der Flüssigkeitsanteil des Dampf-Flüssigkeitsgemisches mit dem niedrigeren Druck über eine isenthalpe Entspannung dem Verdampfer zugeführt wird und der entstehende Dampf in die Heißflüssigkeitsstrahlpumpe mit dem niedrigeren Druck geführt wird.To achieve this object, the invention provides
that two hot liquid jet pumps are provided, which are acted upon intermittently with the condensate,
that the two resulting vapor-liquid mixtures are kept at different pressures,
that the vapor portion of the vapor-liquid mixture with the higher pressure is fed to the suction side of the compressor and the vapor portion of the vapor-liquid mixture with the lower pressure is fed to the hot-liquid jet pump with the higher pressure,
that the liquid portion of the vapor-liquid mixture with the higher pressure is introduced into the liquid portion of the vapor-liquid mixture with the lower pressure,
that the liquid portion of the vapor-liquid mixture with the lower pressure is fed to the evaporator via an isenthalpic expansion and the steam produced is fed into the hot liquid jet pump with the lower pressure.

Die mit diesem Verfahren erzielbaren Vorteile beruhen zu einem auf der Mehrstufigkeit in der Art und Weise, daß mindestens zwei Heißflüssigkeitsstrahlstufen im Wechsel der Beaufschlagung, eine variable Temperaturbandbreitenanpassung im Vorstufenbereich an veränderliche Temperaturen von Q _o ermöglichen, was selbst dann noch von Vorteil ist, wenn z. B. bei hohem Anfall von Verdampfungswärme aus Q _o (=Sommenbetrieb) die Heißflüssigkeitsstrahlerstufung praktisch einstufig ist, was z. B. in fast gleicher Art der Fall ist, wenn die Wärmequelle Q _o aus konstanter Grundwassertemperatur gespeist wird; wesentlich ist hierbei die Tatsache, daß auch dann bei fast gleicher Effektivität im Gesamtprozeß mit gleich hoher Temperaturspreizung für den Kompressor zwischen Wärmeaufnahme- und -abgabetemperatur gefahren werden kann, womit markttechnisch gesehen bei monovalentem Betrieb ein vollwertiger Ersatz für Heizwärmeerzeuger mit höheren Vorlauftemperaturen gegeben ist. Weiter wird durch die vorerwähnte Mehrstufigkeit im Strahlpumpenbereich der erforderliche Exergiebedarf aus dem heißen Kondensat praktisch halbiert, was bei Heißflüssigkeitsstrahlpumpen bzw. auch Dampfejektoren den Vorteil hat, in günstigster Druckstufung bei höchstmöglicher Effektivität Pumparbeit zu leisten und dabei unter Freisetzung und Rückführung von Wärme mit einer Temperatur über der von Q _o liegend, die Entnahmemenge von Wärme aus Q _o gegenüber der aus bekanntem Vorgehen nebst den dazu erforderlichen Gerätekomponenten erheblich zu reduzieren.The advantages that can be achieved with this method are based on a multi-stage in such a way that at least two hot liquid jet stages alternating the application, allow a variable temperature bandwidth adjustment in the pre-stage region to changing temperatures of Q _o , which is still advantageous even when e.g. . B. with high accumulation of heat of vaporization from Q _o (= Sommen operation) the hot liquid jet stage is practically one stage, which, for. B. is in almost the same way when the heat source Q _{o is} fed from a constant groundwater temperature; What is essential here is the fact that even with almost the same effectiveness in the overall process, the temperature spread for the compressor can be set to the same level between the heat absorption and output temperature, which, from a market point of view, provides a full substitute for heating generators with higher flow temperatures in monovalent operation. Furthermore, the above-mentioned multi-stage in the jet pump area practically halves the required exergy requirement from the hot condensate, which has the advantage in hot liquid jet pumps or steam ejectors that they perform pumping work in the cheapest pressure step with the highest possible effectiveness and thereby release and return heat at a temperature above that of Q _o , to significantly reduce the amount of heat extracted from Q _o compared to that known from the procedure along with the device components required for this.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Entspannungsdüse der Heißflüssigkeitsstrahlpumpe den Flüssigkeitsstrahl in mehrere Einzelstrahlen zerlegt, deren Winkellage zur Düsenmitte in Strahlrichtung gesehen eine tangentiale und eine radial nach innen weisende Komponente aufweist.It is preferably provided that the expansion nozzle the hot liquid jet pump the liquid jet divided into several individual beams, the angular position of which Nozzle center seen tangentially in the jet direction and has a radially inward facing component.

Die mehrstrahlige Entspannungsdose für die Heißflüssigkeitsstrahlpumpe macht es möglich, auch bei intermittierender Betriebsweise durch Anpassung von Anzahl und Größe der einzelnen Strahlerkanäle an das in der Anlage vorgegebene Druckniveau in Grenzen die sich einstellende Dampfüberschußbildung so zu beeinflussen, daß die Restfeuchte in den Dampfflüssigkeitsgemischen der Zyklone nur noch einen geringen Prozentsatz aufweist und zum anderen die bei Strahlern oft auftretenden Stoßverluste kaum auftreten.The multi-jet relaxation can for the hot liquid jet pump makes it possible even with intermittent Operating mode by adjusting the number and Size of the individual radiator channels to that in the system specified pressure level within limits of the resulting To influence excess steam formation so that the Residual moisture in the vapor liquid mixtures of the cyclones only has a small percentage and on the other hand, the shock losses that often occur with spotlights hardly occur.

Der dem Verdichter zugeführte Dampf kann durch die Überhitzungswärme des Arbeitsmittels getrocknet werden. Der Teilprozeßablauf im Naßdampfbereich macht die Austreibung der Restfeuchte erforderlich, so daß im Wärmetausch mit Heißgas aus der Überhitzungswärme des Kompressors der noch gering feuchte Arbeitsmittelnaßdampfstrom in leicht überhitzten Dampf überführt wird.The steam supplied to the compressor can be caused by the overheating heat of the working fluid are dried. The partial process sequence in the wet steam area makes the expulsion the residual moisture required so that in heat exchange with hot gas from the superheat of the compressor the still slightly wet wet steam flow is converted into slightly overheated steam.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Temperaturbandbreitenregelung durch Veränderung der Intervallzeiten bei der Beaufschlagung der Heißflüssigkeitsstrahlerstufen mit Kondensat erfolgt. A development of the invention provides that the Temperature bandwidth control by changing the Interval times when the hot liquid heater levels are applied done with condensate.

Außer den wie vor gezeigten Teilprozeßabläufen macht diese Verfahrenskonzeption des weiteren bei Änderung der Wärmeentnahmetemperatur aus Q _o hier eine Temperaturbandbreitenanpassung durch Umschichten von Zyklonkondensat mittels Regelventil unter Veränderung der Druckstufung in den Zyklonen der Heißflüssigkeitsstrahlerstufen möglich, indem über unterschiedliche Intervallzeiten bei der Beaufschlagung der Heißflüssigkeitsstrahlerstufen mit heißem Kondensat dieses in ungleicher Arbeitsstoffmenge als Zyklonkondensat in die jeweils betroffene Stufe eingebracht wird. In addition to the sub-process sequences as shown, this process concept also makes it possible, when the heat removal temperature from Q _o changes, to adjust the temperature bandwidth by shifting cyclone condensate by means of a control valve while changing the pressure gradation in the cyclones of the hot liquid jet stages by using different interval times when hot condenser stages are exposed to hot condensate this is introduced in the unequal amount of working substance as cyclone condensate into the respective stage concerned.

Als ein nicht zu unterschätzender Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist beim Betrieb des Kompressors auch zu beachten, daß dieser, unabhängig von der jeweiligen Temperatur um Q _o, ungeregelt immer im maximalen Leistungsspektrum der Maschine gefahren werden kann.As an advantage of the method according to the invention, which should not be underestimated, it should also be noted when operating the compressor that, regardless of the respective temperature around Q _o , it can always be operated in an unregulated manner in the maximum power spectrum of the machine.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigtThe following is with reference to the drawings an embodiment of the invention explained in more detail. It shows

Abb. 1 ein modifiziertes h, log-p-Diagramm, Fig. 1 shows a modified h, log-p diagram,

Abb. 2 mit Fig. 1 ein prinzipielles Funktionsschema, mit Fig. 2 ein Funktionsschema der Kondensatverteilung in Zyklonen bei Winterbetrieb, mit Fig. 3 ein Funktionsschema der Kondensatverteilung in den Zyklonen bei Sommerbetrieb und Fig. 2 with Fig. 1 a basic functional diagram, with Fig. 2 a functional diagram of the condensate distribution in cyclones during winter operation, with Fig. 3 a functional diagram of the condensate distribution in the cyclones during summer operation and

Abb. 3 ein Heißflüssigkeitsstrahler für optimale Verdichtung und Dampfüberschußbildung. Fig. 3 a hot liquid heater for optimal compression and excess steam formation.

Im folgenden wird erläutert, wie die verfahrensmäßig mehrstufig erzielte Effektivitätssteigerung gegenüber einstufig betriebenen Maschinen bei partieller Entspannung von heißem Fluid aus der motorisch angetriebenen Kompressorstufe 1 mittels vorgeschalteter Heißflüssigkeitsstrahlerstufen 4, 5 unter Freisetzung von Exergie zum Strahlpumpen im Naßdampfbereich ganz wesentlich gesteigert werden kann.In the following it is explained how the increase in effectiveness achieved in terms of process in several stages compared to single-stage machines with partial relaxation of hot fluid from the motor-driven compressor stage 1 by means of upstream hot-liquid jet stages 4, 5 with the release of exergy for jet pumping in the wet steam area can be significantly increased.

Beim intermittierenden wechselseitigen Beaufschlagen der Heißflüssigkeitsstrahler 4 und 5 über Ventil 3 resultieren im Strahlpumpenbereich zeitgleich Arbeitsmittelströme in Dampf- und Flüssigphase. Um im h,log-p-Diagramm die somit zusätzlich im Strahlpumpenbereich vermehrten Massenströme ausweisen zu können, wurde letzteres in der Abb. 1 als modifiziertes h,log-p-Diagramm gezeichnet, und u. a. die Richtungsbezogenheit von Dampf und Fluid durch weniger stark ausgezogene teilgetrichelte Linien angedeutet, so daß die kräftig ausgezogene Linie sich auch hier auf den Durchsatz von 1 kg an Arbeitsmittel als Naßdampf entsprechend der im Diagramm festgeschriebenen Parameter beziehen.When the hot liquid emitters 4 and 5 are intermittently acted upon via valve 3 , working fluid flows in the vapor and liquid phases result simultaneously in the jet pump area. In order to be able to show the additional mass flows in the jet pump area in the h, log-p diagram, the latter was drawn in Fig. 1 as a modified h, log-p diagram and, among other things, the directionality of steam and fluid due to less pronounced extraction partially dashed lines are indicated, so that the solid line here also refers to the throughput of 1 kg of working fluid as wet steam according to the parameters specified in the diagram.

Zur Trennung von Dampf- und Flüssigphase sind den Heißflüssigkeitsstrahlern 4 und 5 Zyklone 6 und 7 unterschiedlicher Größe und veränderlicher Volumina zugeordnet, worin sich bei Betrieb eine Kumulation von Dampfüberschuß mit Wärme von einer Temperatur ergibt, die über der Temperatur der Kaltdampfisobaren von T _{o 1. Strahlerstufe} um Q _o (Abb. 1) liegt, und weiter die Größe dieses Dampfüberschusses ganz wesentlich von der Konstruktion und Ausbildung der Strahlerdüse abhängig ist (Abb. 3) und letztendlich aber noch eine restliche partielle Entspannung von Fluid aus den Zyklonen 6 und 7 entlang einer verkürzten Isenthalpen (Abb. 1) auf die Temperatur vorgenannter Kaltdampfisobaren T _{o 1. Strahlerstufe} vorgenommen wird, womit bei konstant durchzusetzender Massengröße eine ausreichende Wärmeaufnahme über die Teilprozesse der Strahlerstufen bei erkennbar starker Reduzierung von dieser aus Q _o gegenüber derjenigen aus bekanntem Vorgehen für das T _{o Kompressor} (=der Verdichtungsisobaren letzter Strahlerstufe Abb. 1) erzielt wird.To separate the vapor and liquid phases, the hot liquid radiators 4 and 5 are assigned cyclones 6 and 7 of different sizes and variable volumes, which in operation results in an accumulation of excess steam with heat of a temperature which is above the temperature of the cold steam isobars of T _{o 1. Emitter level is} around Q _o ( Fig. 1), and the size of this excess steam is very much dependent on the design and design of the emitter nozzle ( Fig. 3) and, ultimately, a residual partial relaxation of fluid from cyclones 6 and 7 a shortened isenthalpic ( Fig. 1) to the temperature of the aforementioned cold vapor isobars T _{o 1st radiator stage is} carried out, with which, with a mass size that is to be implemented consistently, sufficient heat absorption via the partial processes of the radiator stages with a noticeable reduction in this from Q _o compared to that from the known procedure for the T _{o compressor} (= the Ve sealing isobar last emitter stage Fig. 1) is achieved.

Außer der wie vor aufgezeigten Funktion der Zyklone in den Strahlerstufen wird in diesen zudem noch mittels unterschiedlicher Fluidmassenverteilung (vgl. Abb. 2, Fig. 1, Ziff. 9 und Fig. 2 und 3) die Temperaturbandbreitensteuerung des Strahlerstufenbereichs bei einer um Q _o sich verändernden Temperatur von T _{o 1. Strahlerstufe} durchgeführt.In addition to the still identified function of the cyclones into the radiator levels (see. Fig. 2, Fig. 1, para. 9 and Fig. 2 and 3) the temperature band width control of the radiator step portion at a is _o to Q in this also even by means of different fluid mass distribution, changing temperature of T _{o 1st heater stage} performed.

Die mit der neuen Verfahrensweise erzielten Vorteile unter Nutzung der dafür besonders ausgelegten Düsenkonstruktion der Heißflüssigkeitsstrahler bestehen insbesondere darin, daß die Mehrstufigkeit der Gesamtanlage mit Strahlpumpen im Naßdampfbereich des Arbeitsmittels durch eine Kategorie von Pumpen einfachster Bauart ohne bewegliche Teile und ohne Auftreten von Kavitation mit noch vorhandener Exergie aus dem vorangegangenen Teilprozeß des Arbeitsmittels als hoch effektive partielle Entspannung durchgeführt wird und die dabei im Dampfüberschuß als auch vom Fluid freigesetzte Wärme über der Temperatur von der partiellen Isenthalpenentspannung der Kaltisobaren um Q _o bleibt, was zur Rückgewinnung von sonst verlorener Wärme führt, wodurch über die vorgenannte Kaltdampisobaren nur noch ein Bruchteil an Wärme von der Temperatur um Q _o hereingeholt werden muß, womit z. B. der Aufwand für Absorber, Kaltwasserspeicher und dergleichen wesentlich verringert wird.The advantages achieved with the new procedure using the specially designed nozzle design of the hot liquid heater consist in particular in the fact that the multi-stage system with jet pumps in the wet steam area of the working fluid by a category of pumps of the simplest design without moving parts and without the occurrence of cavitation with exergy still present from the previous sub-process of the working fluid is carried out as a highly effective partial relaxation and the heat released in the steam excess and from the fluid remains above the temperature of the partial isenthalpic relaxation of the cold isobars by Q _o , which leads to the recovery of otherwise lost heat, which means that The aforementioned cold steam isobars only a fraction of the heat from the temperature around Q _o needs to be brought in. B. the effort for absorbers, cold water storage and the like is significantly reduced.

Außer der Einsparung von zusätzlicher Exergie für z. B. motorisch angetriebene Stufen unter beachtlich vergrößertem Bauaufwand verursachen hier beim neuen Verfahren Strahler und Zyklone nur eine geringe Ausweitung von diesem, wobei zudem noch über einfache und betriebssichere Steuermechanismen die Strahlerstufen mit ihren Zyklonen in Doppfelfunktion zur Temperaturbandbreitenregelung für ein sich veränderndes T _{o 1. Strahlerstufe} bei der Wärmeaufnahme um Q _o herangezogen werden und damit eine Konstante Leistungsabgabe der Kompressorstufe im optimalen Leistungsspektrum der Maschine bei geringster Temperaturbandbreite um T _{o Kompressor} (=der Verdichtungsisobaren in letzter Strahlerstufe) gewährleisten.In addition to saving additional exergy for e.g. B. motorized stages with considerably increased construction costs cause here with the new method emitters and cyclones only a slight expansion of this, and also the simple and reliable control mechanisms, the emitter stages with their cyclones in double function for temperature bandwidth control for a changing T _{o 1st emitter stage} are used in the heat absorption by Q _o and thus ensure a constant power output of the compressor stage in the optimal performance spectrum of the machine with the smallest temperature range around T _{o compressor} (= the compression isobars in the last radiator stage).

Die Betrachtung eines Arbeitszyklus im neuen Verfahren beginnt zweckmäßigerweise an Hand der Abb. 1 und Abb. 2 funktionell mit dem Austritt des flüssigen Arbeitsmittels aus dem Wärmeaustauscher 2 der Wärmenutzungsanlage, was in Abb. 1 dem Endpunkt der Verflüssigungsisobaren auf der linken Sättigungslinie im h,log-p-Diagramm entspricht. Über Wechselventil 3 wird das noch heiße Fluid sodann intermittierend durch die Heißflüssigkeitsstrahler 4 und 5 unter Abgabe von Pumpenenergie in die Zyklone 6 und 7 zur partiellen Entspannung gebracht, dabei wird zufließender angesaugter Kaltdampf aus T _{o 1. Strahlerstufe} um Q _o als auch aus T _{o 2. Strahlerstufe}, Abb. 1, unter Bildung eines Dampfüberschusses auf die Temperatur und den Druck der jeweils zugehörigen Verdichtungsiobaren gebracht und zeitgleich die Trennung von Dampf- und Flüssigphase in gegenläufige Massenströme vollzogen; parallel zum ablaufenden Strahlpumpen wird über Entspannungsventil 8 aus Zyklon 6 entlang der restlichen Isenthalpen Fluid eingespritzt und bei der Temperatur um Q _o zur partiellen Wärmeaufnahme verdampft. Aus dem Dampfraum von Zyklon 7 strömt dann Arbeitsmittel von noch geringer Dampfnässe (vgl. Abb. 1, gemäß rechtem Eckpunkt der Verdichtungsisobaren in letzter Strahlerstufe) in den Wärmetauscher 10 und verläßt diesen als gesättigter bzw. leicht trockener Dampf zur Verdichtung in Kompressor 1 um als Fluid nach Abgabe von Nutzwärme in den Wärmetauscher 2 einen neuen Zyklus zu beginnen.The observation of a work cycle in the new process begins conveniently with reference to Fig. 1 and Fig. 2 operatively connected to the outlet of the liquid working fluid from the heat exchanger 2 of the heat recovery system, which in fig. 1 the end point of Verflüssigungsisobaren on the left saturation line in the h-log -p diagram corresponds. Via the changeover valve 3 , the still hot fluid is then intermittently brought to partial relaxation by the hot liquid emitters 4 and 5 with the delivery of pump energy into the cyclones 6 and 7 , inflowing cold vapor flowing in from T _{o 1st emitter stage} by Q _o and also from T _{o 2. Emitter stage} , Fig. 1, brought to the temperature and pressure of the associated compression iobars, forming a vapor excess, and at the same time the separation of vapor and liquid phases into opposing mass flows; In parallel to the jet pumps running, fluid is injected via expansion valve 8 from cyclone 6 along the remaining isenthalpics and evaporated at a temperature around Q _o for partial heat absorption. From the steam room of cyclone 7 , working fluid of still low steam moisture (see Fig. 1, according to the right corner point of the compression isobars in the last radiator stage) flows into the heat exchanger 10 and leaves it as saturated or slightly dry steam for compression in compressor 1 by as Fluid after emitting useful heat in the heat exchanger 2 to start a new cycle.

Um im Ablauf der wie vor geschilderten Arbeitszyklen gemäß der Doppelfunktion der vorgeschalteten Heißflüssigkeitsstrahlergruppe und deren Zyklone bei der Wärmeaufnahme um Q _o zeitgleich zu einer Temperaturbandbreitenregelung zu kommen, wird in den Zyklonen bei einem sich ändernden T _{o 1. Strahlerstufe} der volumenbedingte Fluidmassenanteil entsprechend seiner temperaturabhängigen Größe zum einen in der Art und Weise verändert, daß über ein steuerbares Fluidventil 9 aus dem Zyklon mit höherem Druck Fluid in den mit niedrigerem Druck und größerem Volumen eingelassen wird; zum anderen bei erforderlicher Umschichtung von Fluid in umgekehrter oder auch in gleicher Richtung, je nach Höhe der Temperatur um Q _o, diese auch über ein unterschiedliches Zeitintervall der Heißfluidzuführung mittels tels Wechselventil 3 in die Strahler und Ausgang über das Entspannungsorgan 8 erreicht wird. Beide Steuerungsvorgänge erlauben es, unter Veränderung optimal festgelegter, sich überschneidender Temperaturbandbreiten der einzelnen Strahlerstufen diese so zu verändern, daß z. B. eine Wärmeentnahme aus Q _o im Hochsommer über Absorber und Kaltwasserspeicher bei einer mittleren Maximaltemperatur um 14°C eine Fluidpegel in den volumenverschiedenen Zyklonen verursachen würde, wie das aus der Abb. 2, Fig. 3, zu ersehen ist, wobei die Dampfvolumina annähernd gleich sind und damit einstufig bis zum T _{o Kompressor} gefahren wird, während die Abb. 2, Fig. 2 eine Fluidmassenverteilung zeigt, die einem zweistufigen Betrieb mit optimaler Bandbreite der einzelnen Strahlerstufen bei einem T _o von unter 0°C aus der Wärmequelle Q _o entspricht.In order to achieve a temperature range control in the course of the work cycles described above according to the double function of the upstream hot-liquid radiator group and their cyclones when heat is absorbed by Q _o, the volume-related fluid mass fraction in the cyclones with a changing T _{o 1st radiator} stage corresponds to its temperature-dependent size changed on the one hand in such a way that a controllable fluid valve 9 lets in fluid from the cyclone with higher pressure into that with lower pressure and greater volume; on the other hand, if it is necessary to rearrange fluid in the opposite or in the same direction, depending on the temperature around Q _o , this is also achieved over a different time interval of the hot fluid supply by means of shuttle valve 3 into the radiator and exit via the expansion element 8 . Both control processes make it possible to change them by changing optimally defined, overlapping temperature ranges of the individual radiator stages so that, for. B. a heat removal from Q _o in midsummer via absorber and cold water storage at an average maximum temperature of around 14 ° C would cause a fluid level in the different-volume cyclones, as can be seen from Fig. 2, Fig. 3, the steam volumes approximately are the same and are therefore driven in one stage to the T _{o compressor} , while Fig. 2, Fig. 2 shows a fluid mass distribution that enables two-stage operation with optimal bandwidth of the individual radiator stages at a T _o of below 0 ° C from the heat source Q _o corresponds.

Claims

1. A method for operating a compression heat pump with evaporator, compressor, condenser and hot-liquid jet pump as a relaxation device for the condensed refrigerant, characterized in that

that two hot liquid jet pumps are provided, which are acted upon intermittently with the condensate,
that the two resulting vapor-liquid mixtures are kept at different pressures,
that the vapor portion of the vapor-liquid mixture with the higher pressure is fed to the suction side of the compressor and the vapor portion of the vapor-liquid mixture with the lower pressure is fed to the hot-liquid jet pump with the higher pressure,
that the liquid portion of the vapor-liquid mixture with the higher pressure is introduced into the liquid portion of the vapor-liquid mixture with the lower pressure,
- That the liquid portion of the vapor-liquid mixture with the lower pressure is supplied to the evaporator via an isenthalpic expansion and the resulting steam is fed into the hot liquid jet pump with the lower pressure.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the expansion nozzle of the hot liquid jet pump the liquid jet in several Disassembled individual beams, their angular position to Nozzle center seen tangentially in the jet direction and a radially inward facing one Has component.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the steam supplied to the compressor due to the overheating heat of the work equipment is dried.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the temperature bandwidth control by changing the interval times when the hot liquid heater levels are applied done with condensate.