DE3936717A1

DE3936717A1 - Kuehlkreisprozess unter verwendung von dampf-kompression

Info

Publication number: DE3936717A1
Application number: DE3936717A
Authority: DE
Inventors: Ram Prof Lavie; Uri Dr Mann
Original assignee: Technion Research and Development Foundation Ltd
Current assignee: Technion Research and Development Foundation Ltd
Priority date: 1988-11-03
Filing date: 1989-11-03
Publication date: 1990-05-10
Also published as: GB8924285D0; NL8902701A; GB2224819A; SE8903674L; IL88267A0; SE8903674D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkreisprozeß unter Verwendung von Dampf-Kompression mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer.

Kühlung ist bekannterweise ein Verfahren zur Absenkung der Temperatur innerhalb eines isolierten Raums mittels Abführen von Wärme und Zuführen der Wärme zu einem äußeren Medium hö herer Temperatur. Da die Wärme nicht unmittelbar von einer Zone niedriger Temperatur zu einer Zone höherer Temperatur fließt, muß von einer äußeren Quelle mechanische Arbeit oder Wärmeenergie aufgebracht werden, um die Wärme von dem zu küh lenden Raum abzuführen.

Heutzutage wird die Kühlung als eine wesentliche technologi sche Einrichtung angesehen, die eine große Anzahl industri ell- als auch verbraucherorientierte Verfahren durchdringt. Kühlverfahren verbrauchen einen wesentlichen Bruchteil der gesamterzeugten Energie und werden daher als Ansatzpunkte für Energieeinsparungsanstrengungen angesehen.

Der am weitesten verbreitete Kühlkreisprozeß ist der Dampf- Kompressionskreisprozeß. Eine schematische Darstellung eines derartigen üblichen Kühlverfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Ein Hochdruckkühlmitteldampf wird überhitzt von dem Kompres sor (C₁) abgegeben und gelangt in den Kondensator (H₁). Der Kühlmitteldampf wird dann bei im wesentlichen konstantem Druck kondensiert, wobei er seine latente Wärme an das durch Rohrschlangen oder Rohre strömende Kühlwasser oder zur umge benden Atmosphäre abgibt. Das gesättigte flüssige Kühlmittel tritt dann in ein Expansionsventil (V₁) ein und erreicht eine niedrigere Temperatur (T _c) entsprechend der Siedetemperatur des darin vorherrschenden Druckes. Das flüssige Kühlmittel mit niedriger Temperatur, das einen geringen Bruchteil seines Dampfes enthält, gelangt dann weiter in einen Verdampfer (H₂) und wird dann durch die von dem vergleichsweise wärmeren zu kühlenden Raum überführte Wärme verdampft. Die Durchflußmenge des Kühlmittels wird mittels des thermostatischen Expansions ventils so eingestellt, daß am Austritt des Verdampfers sich das gesamte flüssige Kühlmittel im Dampfzustand befindet. Der aus dem Verdampfer austretende Dampf gelangt in den Ansaugbe reich des Kompressors und wird auf einen höheren Druck kom primiert. Dabei wird eine wesentliche Wärmemenge als Ergebnis der Kompression abgegeben, die in den bekannten Kühleinheiten nicht verwendet wird. Die Abführung der Überhitzungswärme des heißen komprimierten Dampfes wird als eine Hauptirreversibi lität in Dampf-Kompressionskühlkreisprozessen angesehen, die es verhindert, daß man sich dem höchsten erreichbaren Wir kungsgrad in dem theoretisch umkehrbaren Carnot-Kreisprozeß nähert. Die Anzahl der verfügbaren Kühlmittel hat sich auf grund der Anstrengungen der Forschung stetig erhöht, so daß neue Fluide mit geeigneten thermischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften, um den Anforderungen neuer Anwendungen und Anlagen zu genügen, zur Verfügung stehen. Bis jetzt wurde jedoch kein ideales Kühlmittel gefunden, das gleichzeitig optimale thermodynamische, physikalische und chemische Eigenschaften aufweist.

In der US-PS 46 61 133 wird ein Verfahren für Wärme- und Stoffaustauschvorgänge zwischen zwei Eingangsströmen be schrieben. Gemäß diesem Verfahren ist ein Reaktor vorgesehen, der ein festes oder fluides Reagenz enthält, das in der Lage ist, vorzugsweise eine der in den Strömen vorhandene Kompo nenten zurückzuhalten, wodurch die Nutzung der potentiell durch die Wärmeübertragung zwischen den zwei Strömen gelie ferten thermodynamischen Arbeit möglich ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlver fahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die während des Kompressionsschrittes abgegebene Wärme nutzt. Mit der Erfindung soll in vorteilhafter Weise ein Kühlverfahren geschaffen werden, mit dem der Energieverbrauch und die Kom pressorgröße vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kühlkreispro zeß unter Verwendung von Dampf-Kompression mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Ver dampfer der eingangs genannten Art gelöst, wobei:

a) ein Adsorberreaktor und ein Kühler zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor, und
b) ein Desorberreaktor zwischen dem Kompressor und dem Kon densator

vorgesehen ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Druckverhältnis über dem Kompressor im Bereich von 1,5 bis 20 liegt. Man hat herausgefunden, daß Kühlsysteme, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten, eine Steigerung der Ausbeute von etwa 3 bis 40%, je nach den im Kreisprozeß ver wendeten Parametern und der Menge der verwendeten äußeren Wärme, erzielen, so daß die Kompressionsanforderungen pro Kühleinheit erleichert werden. Ein Teil dieser verbesserten Ausbeute wird durch die Verwendung der Kompressionswärme er reicht.

Die Adsorber- und Desorberreaktoren sind denen ähnlich, die in der US-PS 46 61 133 beschrieben wurden. Die in diesen Re aktoren verwendeten Reagenzien werden aus einer großen Gruppe bekannter Verbindungen ausgewählt, die in der Lage sind, vor zugsweise eine Komponente dieser in den Reaktor eintretenden Ströme zurückzuhalten. Übliche geeignete Reagenzien umfassen Aluminium, Silica-Gel, Zeolite, verschiedene Formen von Koh lenstoff (Holzkohle, Ruß usw.), Metallpulver, verschiedene Polymere, organische Lösungsmittel usw.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher be schrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Fließbild eines üblichen Kühlkreisprozesses;

Fig. 2 eine mittels Wärme-Stoffaustausch verbesserte Kühlung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Fließbild des Betriebs einer Flüssigkeits-, Wärme- und Stoff-Austausch(LHME)-Anlage (Kaskade mit drei Stufen);

Fig. 4 ein Fließbild der Ventilanordnung für die LHME- Anlage;

Fig. 5 ein Fließbild einer kontinuierlichen LHME-Anlage (mit äußerer niedriger Wärmequelle) und

Fig. 6 ein Fließbild einer kontinuierlichen LHME mit pe riodischer Absorptionsmittelrückführung.

In seiner einfachsten Form umfaßt das Verfahren den Einschluß eines Paares von Adsorptionsmittelbetten - im Kühlsystem - eines an der Saug- und eines an der Auslaßseite des Kompres sors. Die zwei Betten werden periodisch ausgetauscht. Das Bett an der Saugseite des Kompressors absorbiert einen Teil des Kühlmittels, welches darauffolgend von dem Bett desor biert wird, wenn dieses an der heißen Kompressorauslaßseite wieder angeordnet wird. Somit wird ein Bruchteil des Kühlmit tels, das im Kreislauf geführt wird, von der Saugseite (nied riger Druck) zur Auslaßseite (hoher Druck) gefördert, ohne daß irgendeine mechanische Kompression erforderlich ist. Die hierzu erforderliche thermodynamische Arbeit wird von der Temperaturdifferenz zwischen der kalten Saugseite und der heißen Auslaßseite abgeleitet, die zum Antrieb des Adsorpti ons-Desorptionsprozesses verwendet wird. Wie bei allen Wärme austauschvorgängen wird die Wärme mittels der Betten von der Kompressorauslaßseite zur Kompressorsaugseite übertragen. Um einen übermäßigen Energieverbrauch zu vermeiden und um die Kapazität des Kühlkreisprozesses aufrechtzuerhalten, sollte das aus dem Adsorptionsbett austretende Kühlmittel gekühlt werden, um diese Wärme zuzüglich der Absorptionswärme zu ent fernen. Die entfernte Absorptionswärme hat Einflüsse auf die potentielle im Kreisprozeß erzeugte Kühlwirkung.

Eine schematische Darstellung des Kühlverfahrens ist in Fig. 2 dargestellt. Man sieht, daß das Verfahren einem üblichen Verfahren sehr ähnlich ist, mit dem Unterschied, daß (a) das Adsorberbett am Ausgang des Verdampfers (H₂), (b) der Kühler (H _1b) zwischen dem Adsorberbett und dem Kompressor (P₂) und (c) das Desorberbett zwischen dem Kompressor (P₂) und dem Kondensaotr (H _1a) angeordnet ist. Der Kühler hat zur Aufgabe, die adiabatische Kompressionswärme sowie die Absorptionswärme mit Hilfe des Adsorptionsbetts abzuführen.

Die erwartete pro Tonne Kühlung erforderliche Einsparung der Energie - verglichen mit dem üblichen Kühlkreisprozeß unter Verwendung von Dampf-Kompression ist dem Kühlmittelbetrag proportional, der pro Zeiteinheit absorbiert/desorbiert wer den kann. Dies wird durch die folgenden zwei Kriterien be stimmt: (a) das Adsorptionsgleichgewicht und (b) die Adsor benzmittelumlaufmenge.

Das "Adsorptionsgleichgewicht" wird einerseits durch die an der Kompressorsaugseite vorherrschenden Bedingungen und ande rerseits durch die an der Kompressorauslaßseite herrschenden Bedingungen bestimmt. Der Unterschied zwischen der Adsorbenz mittelbelastung an diesen zwei Punkten ist die "differenti elle Adsorptionsbelastung". Je höher dieser Unterschied ist, desto mehr Kühlmittel wird mittels der Adsorption "gepumpt". Dieser Unterschied ist offensichtlich jedem speziellen Ad sorptionsmittel-/Kühlmittelpaar spezifisch. Es hängt eben falls von den an beiden Enden des Kreislaufs vorherrschenden Druck- und Temperaturbedingungen ab. Um eine hohe Ausbeute zu erhalten, muß man somit ein Adsorptionsmittel einem Satz von Parametern, wie z. B. dem Kühlmittel, den in dem Kreislauf vorherrschenden Drücken und Temperaturen, anpassen.

Die "Adsorptionsmittelumlaufmenge" wird als die in jedem Bett vorhandene Adsorptionsmittelmenge geteilt durch die Umlauf dauer bestimmt. Je höher die Adsorptionsmittelumlaufmenge ist, um so mehr Kühlmittel wird mittels Adsorption "gepumpt". Diese Umlaufmenge wird durch die Kapazität des Regenerations gases, das an der Kompressorauslaßseite ausströmt, begrenzt, um die Wärme zum Erwärmen der Adsorptionsmasse und zum Desor bieren der adsorbierten Menge zu liefern. Eine gleiche Ad sorptionsmittelumlaufmenge kann man durch häufiges Umschalten eines kleinen Betrages des Adsorptionsmittels oder durch seltenes Schalten eines größeren Bettes erhalten. Die Bettgröße und -geometrie und die entsprechend mögliche Schalthäufigkeit hängen von Diffusionsgrenzen ab. Somit beeinflussen die phy sikalischen Eigenschaften (die Dichte, die thermische Kapazi tät, der physikalische Aufbau) des Kühlmittels und der Ad sorptionsmittelphasen, die Gleichgewichtsadsorptionsbelastung zwischen den zwei Phasen als auch die vorherrschenden Tempe raturen und Drücke die sich ergebende Ausbeute.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein flüssiges Ad sorptionsmittel zur Erhöhung der Leistung von Dampf-Kompres sions-Kühlkreisläufen verwendet. Ein Flüssigkeits-Wärme-Mas sen-Austauscher(LHME)-Analge kann den Kühlkreisprozeß in einem von zwei Wegen ändern:

a) Analog zu der Adsorptionsanlage, bei der flüssiges Ab sorptionsmittel stationär ist und die Kühlmittelströme periodisch umgeschaltet werden;
b) Kontinuierlicher Betrieb, bei dem flüssiges Absorptions mittel kontinuierlich zwischen den Kühlmittelströmen hohen und niedrigen Drucks zirkuliert.

Das erste Verfahren ist dem oben beschriebenen Betrieb ähn lich, mit der Ausnahme, daß eine Kaskade kleiner Zellen, die jeweils teilweise mit flüssigem Absorptionsmittel gefüllt sind, jedes Adsorptionsbett ersetzt. Die Zellen sind in Serie geschaltet, so daß der Kühlmitteldampf (Absorbat) von einer Zelle zur anderen gelangt. Ein erfolgreicher Betrieb der LHME-Anlage erfordert die Verwendung einer Kaskade von Zellen (statt eines einzigen großen Tanks), um eine Rückmischung des heißen und kalten Gases zu verhindern. Eine schematische Dar stellung zeigt Fig. 3. Die Kühlmittelströmung wird periodisch zwischen der Absorptionsweise (Fig. 3a) und der Desorptions weise (Fig. 3b) umgeschaltet.

In Fig. 4 ist eine Ventilanordnung dargestellt, die zwei Drei-Wege-Umschaltventile für jeden Zustand zeigt. Es soll darauf hingewiesen werden, daß ebenfalls eine einfachere An ordnung möglich ist, die durch geeigneten Aufbau jeder Zelle Zwischenzustandsventile insgesamt vermeidet, und daß in einem praktischen Fall möglicherweise ein einziges Mehrfachöff nungsschaltventil statt der einzelnen Schaltventile verwendet werden kann. Dies vermindert die Größe der Anlage und vermindert weiter zusätzlichen Druckverlust. Um weiter den Druck verlust so klein wie möglich zu halten, während ebenfalls zur Steigerung der Absorptions-/Desorptionskapazität äußere Heiz- /Kühlmittel verwendet werden, kann eine Naßwandgas-Flüssig keitsberührungsanordnung, wie in Fig. 5 dargestellt, statt der Berührungsanordnung gemäß Fig. 3 verwendet werden.

Flüssige Adsorptionsmittel sind bekannt und werden in beson deren Fällen bevorzugt. Eine Abhandlung über flüssige Adsorp tionsmittel ist in der Druckschrift von L. F. Albright et al. an dem ASHRHI, 67. Jährlichen Treffen, Vancouver, British Co lumbia, Juni 1960, veröffentlicht worden. Typische Beispiele flüssiger Adsorbenzmittel sind: Glycerin-Triacetat (bekannt als Triacetin), Dimethyläther von Tetraäthylen-Glycol (im folgenden als DMETED bezeichnet) usw.

In Fig. 6 ist ein kontinuierliches LHME schematisch darge stellt. In diesem Fall wird das flüssige Absorptionsmittel periodisch mittels verschiedener kleiner Pumpen zwischen ent sprechenden Zuständen in zwei kontinuierlichen Kolonnen re zirkuliert, wobei eine der Kolonnen als Absorber und die an dere als Desorber dient. In jeder Kolonne fließen die gasför migen Kühlmittel von einer Stufe zu der nächsten. In einer praktischen Ausführung wird wiederum ein einziger Antrieb verwendet, um das flüssige Absorptionsmittel, nach Notwendig keit, parallel zu pumpen. Diese Ausführung ist eine exakte Übersetzung des zeitperiodischen HME. Es hat zusätzlich den Vorteil, daß eine Erwärmung/Kühlung des Absorptionsmittels längs seines Wegs von einer Kolonne zur nächsten erfolgt und somit es für seinen nächsten Einsatz vorbereitet wird. Diese Anordnung kann weiter vereinfacht werden, wobei einige Wir kungsgrade geopfert werden, indem der Desorber mit dem Absor ber zusammenfällt oder beide in einer einzigen Stufe zusam menfallen, wodurch man eine einfache Pumpe benötigt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine schwache Wärme quelle für die Wärme-Stoffaustauschverfahren verwendet. Ver fahren mit Wärme-Stoffaustausch finden nur unter folgenden zwei Bedingungen statt:

a) der Sorptions(Adsorptions- oder Absorptions)-Gleichge wichtswert des Kühlmittels bei an der Saugseite des Kom pressors vorherrschender Temperatur und vorherrschendem Druck ist ausreichend höher als der entsprechend der Tem peratur und dem Druck an der Auslaßseite des Kompressors, und
b) es herrscht eine ausreichende thermodynamische Antriebs kraft, um bei diesen Bedingungen Arbeit aus dem Fluid zu ziehen.

Bei manchen Betriebsweisen ist die Temperatur des den Kom pressor verlassenden Kühlmittels nicht ausreichend hoch, um die HME-Einheit anzutreiben. Tatsächlich ist es in vielen Fällen erwünscht, diese Temperatur niedrig zu halten, um Ver luste im Kompressorwirkungsgrad zu verhindern. Der Betrieb der HME-Einheit kann jedoch entscheidend verbessert werden, indem man eine äußere Wärmequelle verwendet, die die Desorp tionstemperatur anhebt. Interessanterweise können für diesen Zweck Energien in Strömen bei mittleren Temperaturen von etwa 70 bis 120°C verwendet werden, die üblicherweise nicht als wiedergewinnbar angesehen wurden. Somit wird mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels durch den HME-Prozeß ein wirt schaftliches Verfahren geschaffen, um schwache Wärmequellen auszunutzen, die sonst nicht als besonders nützlich angesehen wurden. Situationen, bei denen schwache Wärmequellen in der Nähe von Kühlsystemen verfügbar sind, sind üblich, insbeson dere bei Industrieanlagen, Solarsystemen und Transportfahr zeugen.

Ein machmal interessanter Aspekt der Verlustwärme erhöhter Kühlung betrifft die Fähigkeit, marginale Kühlmengenkapazitä ten in Abwesenheit von Energie zu unterstützen, solange die Wärmequelle vorhanden ist. Derartige Fälle betreffen insbe sondere Kühlfahrzeuge und andere industrielle Einsatzgebiete. Wenn beim Kondensieren der Druck auf einem niedrigen Niveau durch wirksames Kühlen oder auf andere Weise gehalten wird, wird die Wirksamkeit des verlustwärmegesteigerten Ablaufs wirksam verbessert.

Die Beispiele 2 und 3 zeigen zwei Versuche, bei denen eine schwache Wärmequelle bei einer Temperatur von 100°C oder so gar von 70°C verwendet werden kann, um die HME-Verbesserung zu unterstützen und entscheidende Energieeinsparungen zu schaffen. Beide Versuche betreffen einen Dampf-Kompressions kreisprozeß unter Verwendung eines R-22-Kühlmittels, welches als das Kühlmittel angesehen wird, das eine gewisse Zeit lang den neuen Umweltbestimmungen entspricht. Die Erfindung wird weiter mittels folgender Versuche erläutert, ohne auf sie be schränkt zu sein. Ein Fachmann wird ohne weiteres nach Lesen der vorliegenden Beschreibung die Vorteile der Erfindung er kennen und Änderungen vornehmen können, ohne sich aus dem Schutzumfang, wie er durch die Ansprüche bestimmt ist, zu entfernen.

Beispiel 1

Das Kühlverfahren verwendete Ammoniak als Kühlmittel mit fol genden Betriebsbedingungen (siehe Fig. 2 hinsichtlich der Symbole):

T _c=-14°C; T₁=20°C; P₁=2,5 Atmosphären.
T₂=135°C; T₄=30°C; P₂=10,4 Atmosphären.

Die Kühlmittelumlaufmenge betrug q=186 g/min pro Tonne Küh lung.

Die Adsorptionsmittel- und Desorptionsmittelbetten enthielten jeweils 370 g Aktivkohle pro Tonne Kühlkapazität, so daß die Wärme-Stoffaustauscheinheit in einer Periode von 4 min umge schaltet wurde. Um wirksam dem HME-Anteil zum System zu iso lieren, wurde das Kühlwasser zum Kondensator H _1a zurückgenom men, so daß T₄ bei seinem ursprünglichen nominalen Wert von 30°C gehalten wurde.

Der Wärmeaustauschwirkungsgrad des Wärme-Stoffaustauschs be trug 75% und die Nettoadsorptionsbelastung betrug 0,053 kg Ammoniak pro kg Adsorptionsmittel. Die Werte von T₁, T₂, T₄, T _c waren die gleichen wie oben, während T₃ 49°C, T₅ 20°C und T₆ 105° betrug. Das Gas trat aus dem Kühler H _1b bei 30°C aus und wurde weiter auf die ursprüngliche Kompressoransaugtempe ratur von 20°C mittels Einspritzen in 2,6 g/min Flüssigkeit abgekühlt.

Die Kompressoransaugkapazität und der Energieverbrauch blieben somit unverändert, während man eine 4%ige Steigerung der Kühllast bei gleichen Bedingungen aufzeichnen konnte. Dies entspricht einer 4%igen Energieeinsparung des Kompressors oder einer 4%igen Verbesserung der Kompressorkapazi tät.

Die 4%ige Minderung des Energieverbrauchs entspricht etwa einer Einsparung von 260 Kwh/t Kühlung pro Jahr, welches eine wesentliche Verminderung der Betriebskosten von Kühlsystemen industrieller Größe darstellt.

Beispiel 2 LHME-gesteigerter Kreisprozeß, verstärkt mittels einer Ver lustwärmequelle unter Verwendung von Triacetin als Absorpti onsmittel

Zur Darstellung des Betriebs des LHME-verstärkten Kühlkreis prozesses, der mittels einer äußeren schwachen Wärmequelle verstärkt wird, wird der übliche Kreisprozeß gemäß Fig. 1 be trachtet, der R-22 als Kühlmittel verwendet. Das Beispiel ist zur Darstellung der potentiellen Ersetzung des R-12-Kühlmit tels durch ein R-22 in mobilen Luftkonditioniersysteme auf gebaut. Es wird eine gegenläufige Temperaturdifferenzannähe rung von 10°C und ein LHME-Wärmeaustauschwirkungsgrad von 75% angenommen.

Ein üblicher R-22-Dampf-Kompressionskreisprozeß (Fig. 1) wird bei folgenden Bedingungen durchgeführt (Basis: eine Tonne Kühlung):

T₁=15°C, P₁= 5,8 bar,
T₂=50°C, P₂=14,7 bar.
T₄=38°C,
T _c=5°C.

Kühlmittelumlaufmenge=1,3 kg/min.

Es wird nun das gleiche System betrachtet, das, wie in Fig. 6 dargestellt, durch Hinzufügen einer LMHE-Einheit modifiziert wurde. Jede Kaskade besteht aus drei Stufen, die jeweils etwa 160 g Triacetin enthält. Zwei zusätzliche, relativ kleine Wärmetauscher sind eingebaut, einer (0,63 Kw) für die schwa che Wärmezuführung an der Kompressorauslaßleitung und der zweite (0,39 Kw) ist ein Wasserkühler an der Kompressorsaug leitung. Zum Vergleich werden 3,53 Kw am Verdampfer und 4,06 Kw am Kondensator übertragen. Die Temperatur an der Kompres sorsaugseite beträgt jetzt 38°C, was einer Verminderung in der Masse von R-22 komprimiert um

unter Verwendung der gleichen Energie bewirkt.

Die Wiedergewinnung des Absorptionsmittels bei T₈=88°C ge stattet die Aufteilung von 264 g/min von R-22, das von der niedrigen Druckseite zur hohen Druckseite mittels Absorption "gepumpt" wird. Als Ergebnis ist die mittels mechanischer Kompression gepumpte Kühlmittelmenge 1,3×(1-0,074)=1,204 kg/min.

Das gesamte R-22-Kondensat beträgt: 1,204+0,26=1,47 kg/min, was eine 13%ige Steigerung der Kühlkapazität unter Verwendung der gleichen Energiemenge darstellt.

Die folgenden Betriebsbedingungen wurden für den modifizier ten Kreisprozeß bestimmt:

T₁=38°C; P₁=5,8 bar (unverändert),
T₂=74°C; P₂=14,7 bar (unverändert),
T₃=38°C (unverändert),
T₄=5°C (unverändert),
T₆=38°C,
T₈=88°C,
T₅=15°C (unverändert),
T₇=41°C,
T₉=65°C.

Kühlkapazität: =4 Kw = 1,13 t Kühlung
Benötigte Energie: = 0,5 Kw (unverändert)
Verwendete Abwärme: = 0,63 Kv bei 93°C

Beispiel 3 Kontinuierlicher LHME-verstärkter Kreisprozeß, verstärkt mit tels einer Abwärmequelle unter Verwendung von DMETEG

Das folgende Beispiel dient zur Darstellung, wie eine Zwi schenversorgung bzw. Abführung der Wärmeabsorption bei der Absorptions- und Desorptionsstufe eine Ausnutzung einer nied rigen Wärmequelle gestattet, um eine wesentliche Ausbeutever besserung zu erzielen. Die Bezugsbedingungen entsprechen je nen in Beispiel 2. Eine LHME-Einheit, bestehend aus dreistu figen Kaskaden ist in Fig. 6 dargestellt. Jede Stufe enthält 100 g DMETEG. Zwei kleine Wärmeaustauscher, durch die Wärme vor der Regenerationsstufe in Form von mäßig warmem Wasser bei 93°C zugeführt und vor der Absorptionsstufe in Kühlwasser von 28°C abgeführt wird (in der Praxis wird die gesamte LHME- Einheit kompakt als einstückige Einheit hergestellt) sind vorgesehen. In den Kolonnen wird DMETEG mit einer Menge von 100 g/min pro Stufe im Kreis geführt. Hierdurch beträgt die absorbierte R-22-Menge 356 g/min. Das am Absorber mit 50°C austretende R-22-Gas wird im Kühler H _1b auf 38°C gekühlt. Die höhere Kompressionsansaugung bewirkt, wie im Beispiel 2, eine Verminderung von 7,4% in der komprimierten Masse unter Ver wendung der gleichen Energie. Somit wird 1,3×(1-0,074)=1,204 kg/min R-22 mechanisch gepumpt und die gesamte R-22- kondensierte Menge beträgt daher:

1,204+0,356=1,56 kg/min oder eine Nettosteigerung der Kühlkapazität von 20% unter Verwendung der gleichen Energie menge. Zusammenfassend ergeben sich die berechneten neuen Be triebsbedingungen:

T₁=15°C (unverändert);
T₂=74°C;
T₃=78°C;
T₄=38°C (unverändert);
T₆=50°C

P₁=5,8 bar (unverändert)
P₂=14,7 bar (unverändert)
T₅=5°C (unverändert)

Kühlkapazität: = 4,23 Kw = 1,2 t Kühlung
Zugeführte Abwärme: = 1,19 Kw bei 198°C
Benötigte Energie: = 0,5 Kw (unverändert).

Claims

1. Kühlkreisprozeß unter Verwendung von Dampf-Kompression mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansi onsventil und einem Verdampfer, wobei:

a) zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor ein Adsorberreaktor und -Kühler vorgesehen ist und
b) zwischen dem Kompressor und dem Kondensator ein Desorberreaktor vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverhältnis über dem Kompressor im Bereich von 1,5 bis 20 liegt.

2. Kühlkreisprozeß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wärme mittels eines ein Reagenz enthalten den Reaktors von der Kompressorauslaßseite zur Kompres sorsaugseite übertragen wird.

3. Kühlkreisprozeß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich neit, daß das aus dem das Adsorbent enthaltenden Reaktor abgeleitete Kühlmittel gekühlt wird, wobei die adiaba tische Kompressionswärme vernichtet wird.

4. Kühlkreisprozeß nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Adsorberreaktor und der Desorberreak tion ein Reagenz enthalten, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium-Silizium-Gel, Zeolit, Holzkohle, Aktivkohle, Metallpulver und Mischungen davon.

5. Kühlkreisprozeß nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein flüssiges Adsorptionsmittel zur Erhöhung der Leistung des Dampf-Kompressionskühlkreispro zesses verwendet wird.

6. Kühlkreisprozeß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß das flüssige Adsorptionsmittel aus einer Gruppe, umfassend Triacetin (Glycerol-Triacetat), Dime thyläther von Tetraäthylenglycol ausgewählt ist.

7. Kühlkreisprozeß nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß eine schwache Wärmequelle für die Wärme- Stoff-Austauschverfahren verwendet wird.