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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Motorwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Ein solches Gerät
kann verwendet werden, um Abwärme
von einem Motor rückzugewinnen,
und besonders als eine Leistungsquelle in einem Kraft-Wärme-Kopplungssystem.
DE 3622631 offenbart einen
Abwärmetauscher.
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Nachdem
eine Vielzahl von Ansätzen
zum Schutz der Umwelt vorgeschlagen wurde, liegt nun vor dem Hintergrund
effizienter Energieverwendung der Fokus auf energiefreundlichen
Systemen wie Kraft-Wärme-Kopplungssystemen
zur Rückgewinnung
der erzeugten Wärme
zur Wiederverwendung. Ein solches Kraft-Wärme-Kopplungssystem weist ein bei
einer höheren
Temperatur als der seines Motors abgegebenes Abgas auf. Deshalb
wird im Kraft-Wärme-Kopplungssystem ein
Wärmerückgewinnungsmedium
(typischerweise eine Motorkühlflüssigkeit)
in die Kühlsektion
des Motors eingeführt,
um die Wärme
aus einem Abgas aufzunehmen und dann zum Wärmetauscher zu leiten, wo es
die Wärme
abgibt (siehe
JP Patentnummer
Nr. 2691372 offen gelegte
JP
Patentanmeldung (Heisei) 8-4586 ).
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5 ist
ein Diagramm, das Änderungen
der Temperatur des Wärmerückgewinnungsmediums
(ab sofort als Wärmeübertragungsmedium
bezeichnet) und dem Abgas in einem konventionellen Abwärme-Rückgewinnungsgerät zeigt,
wo die vertikale Achse die Temperatur und die horizontale Achse
eine Flussrichtung des Wärmeübertragungsmediums
und des Abgases darstellt. Die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums variiert
wie durch eine charakteristische Kurve Lm gekennzeichnet, während die Temperatur
des Abgases im Abgaswärmetauscher durch
die Kurve Lga (im Parallelflussbetrieb) und Lgb (im Gegenflussbetrieb)
gekennzeichnet ist. Die Richtungen des Abgasflusses im Parallelflussbetrieb
und im Gegenflussbetrieb sind entsprechend durch pf und cf ausgedrückt.
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Das
Wärmeübertragungsmedium
gewinnt Wärme
vom Motor zurück,
während
es durch die Motorkühleinheit
läuft,
wodurch seine Temperatur von p' zu
q' erhöht wird.
Während
das Wärmeübertragungsmedium
durch den Abgaswärmetauscher
gelangt, gewinnt es Wärme
vom Abgas zurück
und seine Temperatur erhöht
sich von q' auf
r'. Gleichzeitig
wird das Abgas seiner Wärme
beraubt, indem das Wärmeübertragungsmedium
seine Temperatur von g' auf ungefähr r' abgesenkt. Nachdem
der Abgaswärmetauscher
am Abstrom mit der Motorkühleinheit
am Zustrom des Zirkulationspfades des Wärmeübertragungsmediums gelegen
ist, wird das Wärmeübertragungsmedium
dem Abgas von einer höheren
Temperatur als der des Motors im Abgaswärmetauscher ausgesetzt, wodurch
eine Temperaturdifferenz Δt
vor und nach einer Rückgewinnung
der Überschusswärme erhöht wird
(vergleiche: die Temperaturdifferenz Δt ist etwas größer im Gegenflussbetrieb
als im Parallelflussbetrieb).
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Die
rückgewonnene
thermische Menge ist proportional zu einem Produkt der Temperaturdifferenz Δt des Wärmeübertragungsmediums
zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Abwärmerückgewinnungsgeräts und dem
Fluss des Wärmeübertragungsmediums.
Je kleiner der Fluss, desto größer wird
folglich die Temperaturdifferenz Δt
(oder die rückgewonnene
thermische Energie) des Wärmeübertragungsmediums,
wie in 5 gezeigt. Falls der Fluss des Wärmeübertragungsmediums
groß ist, nimmt
die Temperaturdifferenz ab.
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6 stellt
eine Temperaturänderung
des Wärmeübertragungsmediums,
von dem der Fluss größer ist
als der in 5 gezeigte, dar. Die Temperatur
des Wärmeübertragungsmediums
variiert wie durch eine Kurve Lm1 gekennzeichnet, wenn ihr Temperaturniveau
am Eingang des Abgaswärmetauschers
niedriger ist als der Taupunkt W des Abgases. Sie variiert wie durch
eine Kurve Lm2 gekennzeichnet, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
höher ist
als der Taupunkt W. Die Temperatur des Abgases wird in beiden Fällen, wie
mit den Linien Lg1 und Lg2 angedeutet, geändert. Zur Einfachheit der
Beschreibung werden die zwei Fälle
in die Parallelflussbetriebsart implementiert.
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Das
zum Motor mit seiner Temperatur a'' niedriger
als der Taupunkt W des Abgases eingeführte Wärmeübertragungsmedium gewinnt Wärme vom Motor
zurück,
worauf seine Temperatur auf c'' ansteigt. Weiter,
nachdem das Wärmeübertragungsmedium
durch den Abgaswärmetauscher
gelangt, wird seine Temperatur in zwei Schritten erhöht. Wenn
das Abgas seiner Wärme
durch das Wärmeübertragungsmedium
beraubt ist, fällt
seine Temperatur von g aus rapide. Auf der anderen Seite gewinnt
das Wärmeübertragungsmedium
Wärme vom
Abgas und seine Temperatur steigt auf b'' an,
wenn die Temperatur des Abgases auf den Taupunkt W hinunter fällt. Sobald
das Abgas den Taupunkt W erreicht, kondensieren seine Inhalte (hauptsächlich im
Abgas enthaltener Wasserdampf), womit eine Kondensationswärme erzeugt
wird. Die Kondensationswärme
wird ebenso vom Wärmeübertragungsmedium
absorbiert, von dem wiederum die Temperatur auf f'' ansteigt. Schließlich kann die eine Temperaturdifferenz Δt1 tragende
thermische Energie rückgewonnen
werden.
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Alternativ
gewinnt das Wärmeübertragungsmedium,
das eine Temperatur p'' größer als
der Taupunkt W des Abgases aufweist und zum Motor eingeführt wurde,
Wärme vom
Motor zurück,
worauf seine Temperatur auf q'' ansteigt.
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Weiter,
nachdem das Wärmeübertragungsmedium
durch den Abgaswärmetauscher
gelangt, steigt seine Temperatur auf r'' an.
Als ein Ergebnis der gerade erwähnten
Wärmerückgewinnung
kann eine Temperaturdifferenz Δt2
rückgewonnen
werden.
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Wie
aus dem Vergleich zwischen den 5 und 6 klar
verständlich,
begrenzt das konventionelle Abwärme-Rückgewinnungsgerät, wenn
eine große
Menge des Wärmeübertragungsmediums
zur Wärme-Energie-Rückgewinnung
verwendet wird, möglicherweise
die Temperaturdifferenz des Wärmeübertragungsmediums
zwischen vor und nach einer Rückgewinnung
der Überschusswärme auf
ein kleineres Niveau als mit der Verwendung einer kleineren Menge
des Wärmeübertragungsmediums.
Es ist möglich
die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
aufgrund einer Kondensationswärme
der Abgasinhalte zu erhöhen,
wenn die Anfangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums
niedriger ist als der Taupunkt W des Abgases. Jedoch wird die Temperatur
des Wärmeübertragungsmediums
rechtzeitig durch Wärmeübertragung
von der Motor-Kühleinheit erhöht, bevor
das Wärmeübertragungsmedium
am Eingang des Abgaswärmetauschers
ankommt. Dies bedingt, dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums kaum niedriger
bleibt als der Taupunkt W. Es erfordert demnach eine signifikante
Zeitlänge,
bevor die Abgastemperatur zum Taupunkt W abfällt, wodurch selten die Übertragung
der Kondensationswärme
bei einer höheren
Effizienz ermöglicht wird.
Falls die Temperatur des Abgases schnell auf den Taupunkt W abgesenkt
wird, könnten
größere Teile
der Kondensationswärmeenergie
auf das Wärmeübertragungsmedium übertragen
werden. Dieser Punkt wurde bisher nicht gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß Anspruch
1. Es ist bevorzugt, dass ein solches Gerät ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät bereitstellt,
das effizienter die Kondensationswärme von in einem Abgaswärmetauscher
erzeugten Abgasinhalten rückgewinnt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform wird
eine Temperatur des Wasserdampfs im Abgas auf eine kleinere Temperatur
als dem Taupunkt durch Wärmeaustausch
mit dem in den Abwärmetauscher eingeführten Wärmeübergangsmedium
abgesenkt. Nachdem das Wärmeübertragungsmedium
zu einer am Abstrom des Zirkulationspfades vorgesehenen Kühlsektion
nach Aufnahme der Wärme
vom Abgas und der durch Kondensation des Abgases erzeugten Wärme übertragen
wurde, schnellt seine Temperatur weiter hoch. Das mehr Wärme aufnehmende
Wärmeübertragungsmedium
wird dann zum Auslasswärmetauscher
zirkuliert.
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Im
Besonderen ist ein Durchgang zum Fördern des Wärmeübertragungsmediums vom Abwärmetauscher
zu einem anderen Wärmetauscher
vorgesehen. Dies ermöglicht
es dem Wärmeübertragungsmedium,
Wärme vom
Abgas aufzunehmen, wenn seine Temperatur ausreichend niedrig bleibt. Weiter
kann besonders die durch die Kondensation des Abgases erzeugte latente
Wärme am
vorteilhaftesten durch das Wärmeübertragungsmedium
rückgewonnen
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
eine Temperatur des Wasserdampfs im Abgas durch den Wärmerückgewinnungsbetrieb
hindurch auf einer Temperatur niedriger als der Taupunkt gehalten
werden. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
weist der Wärmerückgewinnungsbetrieb
eine Zeitdauer zu einem vorbestimmten Verhältnis auf, um den Wasserdampf
bei einer Temperatur niedriger als dem Taupunkt im Abwärmetauscher
zu halten.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist die Wasserpumpe angeordnet, wo die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
niedrig bleibt. Nachdem das Wärmeübertragungsmedium
vor einer Wärmeaufnahme
vom Motor durch die Wasserpumpe gelangt, kann sein direkter Kontakt
mit jeglicher Komponente der Wasserpumpe vermieden werden, wenn
zu einer höheren
Temperatur erwärmt,
wodurch die Schwächung
der Komponenten W, wie Dichtungen der Wasserpumpe, minimiert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie selbige ausgeführt werden kann,
wird nun mit Hilfe eines Beispiels auf die begleitenden Zeichnungen
Bezug genommen, bei denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das einen primären Teil eines Abwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das eine Anordnung eines Kraft-Wärme-Kopplungssystems zeigt,
dass ein Abwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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3 ein
Grafikdiagramm ist, das Änderungen
in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums
und eines Abgases zeigt;
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4 ein
Grafikdiagramm ist, das Änderungen
in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums
und eines Abgases in einem Abwärmetauscher
eines Parallelflussbetriebes zeigt;
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5 ein
Grafikdiagramm ist, das Änderungen
in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums
und eines Abgases gemäß dem Stand
der Technik zeigt; und
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6 ein
Grafikdiagramm ist, das Änderungen
in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums
und eines Abgases gemäß einem
weiteren Stand der Technik zeigt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Detail mit Bezug auf die relevanten Zeichnungen
beschrieben.
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Bezug
nehmend auf 1 ist ein in einem Kraft-Wärme-Kopplungssystem installiertes
Abwärme-Rückgewinnungsgerät 1 ausgestaltet,
um Wärme
vom Motor eines motorbetriebenen Leistungsgenerators rückzugewinnen.
Das Überschusswärme-Rückgewinnungsgerät/Abwärme-Rückgewinnungsgerät 1 weist
den Motor 2 und den mit dem Motor 2 mechanisch
verbundenen Leistungsgenerator 3 auf. Der Leistungsgenerator 3 erzeugt
eine wechselnde Spannung entsprechend den Umdrehungen des Motors 2.
Der Motor 2 ist mit einem Ölbecken 4 zum Speichern
von Schmieröl
ausgestattet. Das Ölbecken 4 weist
einen Ölkühler (einen Ölwärmetauscher) 5 auf.
Der Ölwärmetauscher 5 überträgt Wärme vom Öl im Ölbecken 4 auf
ein Wärmeübertragungsmedium
(ein Kühlwasser).
Ein Luftfluss wird von einem Luftfilter 7 in einen Zylinderkopf 6 des
Motors 2 eingeführt.
Ein Abgas vom Motor 2 gelangt durch einen Abgasverteiler 8 und
einen Abgaswärmetauscher 9 und
wird dann vom Motor nach außen ausgelassen.
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Ein
Zirkulationspfad 12 des Wärmeübertragungsmediums ist vorgesehen,
um effektiv die durch den Motor 2 erzeugte Wärme rückzugewinnen.
Eine Wasserpumpe 10 zum Zirkulieren des Wärmeübertragungsmediums
ist am Einlass des Zirkulationspfades 12 angebracht. Diese
Anordnung, in der die Wasserpumpe 10 an den Ort angeordnet
ist, wo eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
niedrig ist, gestattet anderen Komponenten wie Dichtungen in nicht-direkten
Kontakt mit dem Wärmeübertragungsmedium
von einer hohen Temperatur zu kommen und kaum in der Qualität geschwächt zu werden,
was zum längeren
Betriebsleben der Wasserpumpe 10 beiträgt. Nachdem das Wärmeübertragungsmedium
mittels der Pumpe 10 angetrieben wird, wird es an erster
Stelle zu einem Abwärmetauscher 9 geliefert,
wonach es durch den Ölwärmetauscher 5 im Ölbecken 4,
dem Motor 2 und dem Zylinderkopf 6 läuft und
nach einer thermalen Abdeckung 16 zu einer thermischen
Last/Thermallast gelangt, die später
detaillierter beschrieben wird. Die thermale Abdeckung 16 kann
einen eingebauten Thermostat aufweisen, um den Pfad abzusperren
und den Fluss des Wärmeübertragungsmediums
zu blockieren, wenn die Temperatur niedriger ist als ein vorbestimmtes
Niveau.
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Nachdem
das Wärmeübertragungsmedium entlang
dem Zirkulationspfad 12 zirkuliert wird, gewinnt es durch
den Motor 2 erzeugte Wärme
zurück und überträgt sie auf
die Thermallast. Genauer gesagt gewinnt das Wärmeübertragungsmedium Wärme effizient
durch Wärmeaustausch
mit dem Abgas vom Motor 2 zurück, indem es das Medium zum
Abwärmetauscher 9 liefert,
während
seine Temperatur niedrig gehalten wird. Dann wird das Wärmeübertragungsmedium
in den Ölwärmetauscher 5 im Ölbecken 4 gespeist,
es entzieht Wärme
aus dem vom Motor 2 empfangenen Öl und kühlt das Öl. Das Wärmeübertragungsmedium gelangt dann
zum Abgaswärmetauscher 9,
wo es Wärme
vom aus dem Motor 2 entlassenen Abgas aufnimmt. Das Wärmeübertragungsmedium,
das in der Temperatur erhöht
wurde, indem es durch sowohl den Abgaswärmetauscher 9 als
auch den Ölwärmetauscher 5 in
dieser Reihenfolge gelangte, wird weiter durch einen als Motorkühleinrichtung
in der Zylinderwand und dem Zylinderkopf 6 vorgesehenen
Durchgang oder Kühlwassermantel 6a geleitet,
und zieht deshalb mehr Wärme, wodurch
seine Temperatur auf ein höheres
Niveau ansteigt.
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2 zeigt
eine Anordnung einer Kraft-Wärme-Kopplungs-Einrichtung, welche
den Motorleistungsgenerator in seiner Leistungsgeneratorsektion mit
einem kommerziellen Leistungsversorgungssystem verbunden hat.
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Ein
Leistungskonverter
13 hat eine Funktion zum Konvertieren
der durch den Leistungsgenerator
3 generierten AC Ausgabe
zu einem AC Strom, dessen Charakteristiken (Spannung, Frequenz,
Rauschen, usw.) identisch zu denen des kommerziellen Leistungsversorgungssystems
sind, und zum Entwickeln einer Phasensynchronisation mit dem kommerziellen
Leistungsversorgungssystem. Genauer weist der Leistungskonverter
13 einen
Konverter zum Konvertieren der AC-Ausgabe auf, die vom Leistungsgenerator
3 in
eine DC-Ausgabe
abgegeben wird, einen Inverter zum Invertieren der DC-Ausgabe des
Konverters in eine AC-Art, die in der Frequenz und der Spannung
mit einem Eingang vom kommerziellen Leistungsversorgungssystem identisch
ist, und weitere funktionale Mittel einschließlich Rauschfiltern und Verbindungsschaltern.
Ein Beispiel des mit einem anderen (kommerziellen) System verbundenen Leistungskonverters
ist in der geprüften
japanischen Patentveröffentlichung
(HEI) 4-10302 offenbart.
Die durch den Leistungsgenerator
3 erzeugte und durch den
Leistungskonverter
13 konvertierte AC-Ausgabe wird dann
zu einer elektrischen Last
15 geliefert, die auch mit dem
kommerziellen Leistungsversorgungssystem
14 verbunden ist.
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Die
durch den Motor 2 zum Antreiben des Leistungsgenerators 3 erzeugte
Wärme wird
durch einen thermischen Tauschbetrieb einer Wasserkühlungsvorrichtung
und einer Wärmetauscheinheit
(allgemein durch eine Nummer 11 gekennzeichnet) eines Abgaswärmetauschers 9 oder Ähnlichem
gesammelt. Das Wärme
an einer Wärmetauscheinheit 11 sammelnde
Kühlwasser
wird dann durch einen als ein Medium zum Tragen der Wärme zum
Heißwasser-Speichertank 17 verwendeten
Kanal 18 in einem Heißwasser-Speichertank 17 geleitet.
Der Heißwasser-Speichertank 17 weist
einen Abgabe-Wärmetauscher
(ab sofort als erster Wärmetauscher
bezeichnet) 20 auf, der mit dem Kanal 18 kommuniziert.
Das von einer Wasserquelle 31 zum Heißwasserspeichertank 17 gelieferte
Wasser wird dann durch den ersten Wärmetauscher 20 erwärmt, um
zu einem Heißwasser
zu werden. Das im Heißwasser-Speichertank 17 erwärmte und
gespeicherte Heißwasser wird
dann zur weiteren Verwendung zu einer Heißwasserversorgungseinheit 21 gespeist,
die eine erste Thermallast ist.
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Ein
Ventil 32 ist an einem Wasserrohr zwischen der Wasserquelle 31 und
dem Heißwasser-Speichertank 17 vorgesehen.
Das Ventil 32 wird geöffnet,
um Wasser zu liefern, wenn das Heißwasser in dem Heißwasser-Speichertank 17 unter
ein vorbestimmtes Niveau absinkt. Die Pumpe 10, die in Synchronisation
mit dem Motor 2 zu arbeiten beginnt, kann automatisch nach
einer vorgewählten
Zeitlänge (durch
einen Timer vorbestimmt) abgeschalten werden, nachdem der Motor 2 anhält.
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Ein
zweiter Wärmetauscher 22 ist über dem ersten
Wärmetauscher 20 im
Tank 17 vorgesehen. Der zweite Wärmetauscher 22 kommuniziert
mit einem Kanal 23, der wiederum mit einem Heiz-/Erwärmungssystem 24 verbunden
ist, wie z. B. ein zentrales Heizsystem oder ein Bodenheizsystem,
das als eine zweite Thermallast dient. Der zweite Kanal 23 bildet
einen zweiten Heißwasserpfad,
der vom Heißwasserpfad
zum Versorgen des Heizwassers vom Heizwasser-Speichertank 17 zur
Heißwasserversorgungseinheit 21 getrennt
ist. Der zweite Heißwasserpfad 23 führt einen
zusätzlichen
Wärmetausch
vom Heißwasser-Speichertank 17 durch,
wodurch die Effizienz der Wärme-Rückgewinnung
erhöht
wird.
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Der
zweite Wärmetauscher 22 ist
an einer Position über
erste Wärmetauscher 20 gelegen,
weil das durch den ersten Wärmetauscher 20 erwärmte Heißwasser
eine höhere
Temperatur aufweist und konvektiv vom ersten Wärmetauscher 20 nach
oben fließt.
Dies gestattet es dem zweiten Wärmetauscher 22,
mehr thermische Energie vom nach oben bewegten Heißwasser
durch den Konvektionseffekt aufzunehmen.
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Im
zweiten Heißwasserpfad 23 ist
ebenso ein Wiedererwärmungsboiler 25 und
ein dreidirektionales Ventil 26 vorgesehen. Der Wiedererwärmungsboiler 25 ist
mit einer Pumpe 27 zum Zirkulieren des Heißwassers
durch den zweiten Heißwasserpfad 23 ausgestattet.
Das dreidirektionale Ventil 26 ist ein Mittel, um den Fluss
des Heißwassers
zu einem Nebenweg 28 oder zu dem Erwärmungssystem 24 zu schalten.
Die Fließdurchgänge werden
gewählt,
indem das dreidirektionale Ventil 26 bedient wird. Wenn
das dreidirektionale Ventil 26 zum Erwärmungssystem 24 geschalten
wird, wird der Durchgang geöffnet,
um Heißwasser
via den Wiedererwärmungsboiler 25 und
dem Erwärmungssystem 24 von und
zum Heißwasser-Speichertank 17 zu
fördern. Wenn
das dreidirektionale Ventil 26 zum Nebenweg 28 geschalten
wird, wird der Durchgang geöffnet,
um das Heißwasser
via den Nebenweg 28, nicht dem Erwärmungssystem 24, von
und zum Heißwasser-Speichertank 17 zu
fördern.
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Ein
Temperatursensor TS1 ist dem Heißwasserspeichertank 17 vorgesehen,
und durch den Temperatursensor TS1 ermittelte Information über die Temperatur
TI des Heißwassers
werden zu einer Steuerung 29 übertragen. Der Temperatursensor TS1
kann an einem geeigneten Höhenniveau
zwischen im Wesentlichen dem obersten ersten Wärmetauschers 20 und
dem untersten des zweiten Wärmetauschers 22 gelegen
sein, und am meisten bevorzugt in einer Mitte zwischen dem ersten
Wärmetauscher 20 und
den zweiten Wärmetauscher 22.
Es ist äußerst wahrscheinlich,
dass wegen des Konvektionseffekts die Temperatur des Heißwassers
am im Wesentlichen untersten des Heißwasser-Speichertanks 17 niedriger
ist und am im Wesentlichen obersten höher ist. Nachdem der Temperatursensor
TS1 auf dem halben Weg gelegen ist, kann er einen Mittelwert der
Temperatur im Heißwasser-Speichertank 17 erfassen.
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In
Antwort auf die Temperaturinformation TI steuert die Steuerung 29 den
Start- und Haltebetrieb des Motors 2. Nachdem die Temperaturinformation TI
die Wärmeanforderung
von der Heißwasser-Versorgungseinheit 21 repräsentiert,
die das Heißwasser
direkt vom Heißwasser-Speichertank 17 oder vom
Erwärmungssystem 24 zieht,
die das Heißwasser
indirekt via den zweiten Wärmetauscher 22 zieht, beurteilt
die Steuerung 29, dass die Forderung übertroffen wird, wenn die Temperaturinformation
TI nicht größer ist
als ein Referenzniveau Tref-1 und treibt den Motor 2 an,
um die wärme
zu erzeugen. Auf der anderen Seite, wenn die Temperaturinformation
TI größer ist
als das Referenzniveau Tref-1, urteilt die Steuerung 29,
dass ein ausreichendes Niveau von der Wärmeenergie im Heißwasser-Speichertank 17 angespart
ist, und hält
den Betrieb des Motors 2 an.
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Das
Referenzniveau Tref-1 der Temperatur wird aus vielen Parametern
der Art und der Größe der thermischen
Last bestimmt (d. h. die Art und die Kapazität der Heißwasser-Versorgungseinheit 21 und des
Erwärmungssystem 24),
der thermischen Abgabe der Wärmetauscheinheit 11,
dem Volumen des Heißwasser-Speichertank 17,
usw. Das Referenzniveau Tref-1 weist eine Hysterese auf, um einen stabilen
Betrieb des Motors 2 sicherzustellen, d. h. häufige Start-
und Anhaltebetriebe zu vermeiden.
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Falls
der Motor 2 mit der Temperaturinformation TI gesteuert
wird, kann sein Betrieb beachtet werden, um den Leistungsgenerator 3 zum
Erzeugen einer konstanten Leistungsabgabe anzutreiben oder, in einem
von elektrischer Last abhängigen
Modus, eine variable Abgabe zu erzeugen, die von der Größe der elektrischen
Last 15 abhängt.
Im Abgabemodus mit konstanter Leistung wird der Motor 2,
als eine Antriebsleistungsquelle, betrieben, um die Anzahl seiner
Umdrehungen konstant zu machen und somit durch seinen Betrieb ein
höheres
Effizienzniveau zu sichern, indem der Treibstoffverbrauch minimiert
wird und ein akzeptables Abgasniveau freigegeben wird. Falls die
Elektrizitätsanforderung
die Abgabe des Leistungsgenerators 3 übersteigt, wird ein Defizit
bei der Elektrizität
durch die Versorgung vom kommerziellen Leistungsversorgungssystem 14 abgedeckt.
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Die
Temperatur des Heißwassers
im Heißwasser-Speichertank 17 variiert
signifikant, abhängig vom
Verbrauch des Heißwassers,
d. h. der Forderung nach Thermalenergie, und der Art des Betriebs des
Motorgenerators 10, z. B. der Konstantabgabemodus oder
der elektrischen Lastabhängigkeitsmodus.
Z. B. in einem System, in dem wenn der Verbrauch des Heißwassers
gering ist, kann die Temperatur des Heißwassers bei ungefähr 80°C mit dem
in Antwort auf die durch den Temperatursensor TS1 erfasste Temperatur
arbeitenden Leistungsgenerator 3, kann sowohl abrupter,
massiger Verbrauch von Heißwasser,
der aus der Forderung nach Wärme
resultiert, die simultan sowohl der Heißwasserversorgungseinheit 21 als
auch im Heißwassersystem 24 gegeben
ist, oder das Anspringen des Systems die Temperatur des Heißwassers
im Heißwasser-Speichertank 17 auf
einen Grad abfallen lassen, der so gering ist, wie der des gelieferten
Kühlwassers.
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Falls
die Referenztemperatur des Heißwassers
im Heißwasser-Speichertank 17 kaum
mit der vom Motor 2 gesammelten Wärme gehalten werden kann, funktioniert
der Wiedererwärmungsboiler
effektiv. Die Heißwasser-Steuerung 30 versieht
den Wiedererwärmungsboiler 25 und
das dreidirektionale Ventil 26 mit einem Befehl "B" zum Wiedererwärmen, und einem Befehl "C" zum entsprechenden Schalten. Die Heißwasser-Steuerung 30 ist
mit einer niedrigeren Referenztemperatur Tref-L vorhanden, die niedriger
ist als die Referenztemperatur Tref-L, und wenn die Temperatur T1
des Heißwassers
im Heißwasser-Speichertank 17 unter
die niedrigere Referenztemperatur Tref-L, schaltet sie den Wiedererwärmungsbefehl "B" und den Schaltbefehl "C" an. Sobald der Wiedererwärmungsbefehl "B" angeschalten ist, beginnt der Wiedererwärmungsboiler 25 zu
arbeiten. Sobald der Schaltbefehl "C" angeschalten
wird, ändert
das dreidirektionale Ventil 26 seinen Durchgang zum Nebenweg 28.
Entsprechend zirkuliert das durch den Wiedererwärmungsboiler 25 erwärmte Heißwasser
durch die Leitung 23 und erhöht die Temperatur des Heißwassers
im Heißwasser-Speichertank 17 via
dem zweiten Wärmetauscher 22.
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Wenn
die Temperatur des Heißwassers
im Heißwasser-Speichertank 17 die
niedrigere Referenztemperatur Tref-L übersteigt, werden der Wiedererwärmungsbefehl "B" und der Schaltbefehl "C" ausgeschalten, um den Betrieb des Wiedererwärmungsboilers 25 anzuhalten/zu
stoppen und das dreidirektionale Ventil 26 zum Erwärmungssystem 24 für den Erwärmungsbetrieb
zu schalten. Die niedrigere Referenztemperatur Tref-L kann eine
Hysterese analog zu der der Referenztemperatur Tref-1 aufweisen.
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Wie
zuvor erwähnt,
wenn das dreidirektionale Ventil 26 in Antwort auf eine
Heißwasserversorgungs-Forderung
zum Nebenweg 28 geschalten wurde, hält die Versorgung des Heißwassers
zum Erwärmungssystem 24 an.
Wenn die Forderung der Heißwasserversorgungseinheit 21 bedeutet,
dass Heißwasser
zu einem Bad oder einer Küche
zu liefern, wird eine solche Lieferung kaum über eine extensive Zeitlänge fortgeführt und
so findet ein Anhalten der Heißwasserversorgung
zum Erwärmungssystem 24 auch
innerhalb von nur Minuten statt.
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Entsprechend
bleibt auch eine Anhaltedauer der Heißwasserzirkulation zum Erwärmungssystem 24 kurz.
Auf der anderen Seite ist in dem als thermische Last agierenden
Erwärmungssystem 24,
die Variation in der Wärmeforderung
eher moderat, wenn einmal die Temperatur im zu erwärmenden
Raum zu einen gewünschten
Grad angestiegen ist. Nachdem die Temperatur im Raum mit einem Anhalten
der Heißwasserzirkulation
extrem tief fällt,
tritt in der Praxis entsprechend kaum irgendein Problem auf.
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Weiter,
wenn die Wärmeforderung
am Erwärmungssystem 24 ansteigt,
wird der Wiedererwärmungsboiler 25 mit
dem dreidirektionalen Ventil 26 zum Erwärmungssystem 24 geschalten,
um so leicht das Erwärmungssystem 24 mit
einer ausreichenden Heißwasser-Versorgung
zu unterstützen.
Ein Ansteigen der Wärmeforderung
am Erwärmungssystem 24 kann
basierend auf einer im Erwärmungssystem 24 vorliegenden
erwünschten
Temperatur beurteilt werden. Es ist auch möglich, das dreidirektionale
Ventil 26 in der Öffnung
variabel zu haben, um zumindest einen Teil des Heißwassers
in der Leitung 23 zum zweiten Wärmetauscher 22 zurück zu bringen,
anstatt den gesamten Heißwasserfluss
mit dem dreidirektionalen Ventil 26 zu schalten.
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Wenn
die Temperatur des Abgases unter den Taupunkt W der Inhalte des
Abgases mit einem zwischen dem Einlass und dem Auslass vorgesehenen
Ab-(Gas)-Temperaturerfassungsmittel angepasst wurde, kann die Rückgewinnung
der Kondensationswärme
im Abgaswärmetauscher 9 mit
einer höheren
Effizienz ausgeführt
werden. 3 zeigt eine Änderung
in der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
zwischen dem Einlass des Abgaswärmetauschers 9 und
dem Zylinderkopf 6. Wie gezeigt, variiert die Temperatur
des Wärmeübertragungsmediums
wie durch die Kurve Lm0 gekennzeichnet, während die Temperatur des Abgases
wie durch die Kurve LG0 gekennzeichnet variiert. Der Abgaswärmetauscher 9 ist
von einer Gegenfluss-Art, wo
das Wärmeübertragungsmedium
und das Abgas in entgegen gesetzten Richtungen zueinander fließen. In
der Figur sind die Flussrichtungen des Wärmeübertragungsmediums und des
Abgases entgegen zueinander.
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Das
Abgas mit einer Temperatur g am Wärmeübertragungsmediums-Auslass oder dem
Abgaseinlass des Abgaswärmetauschers 9 fällt auf
ein Niveau g' niedriger
als sein Taupunkt W am Wärmeübertragungsmediums-Einlass
oder dem Abgasauslass des Abgaswärmetauschers 9 ab.
Das Wärmeübertragungsmedium
wiederum, das in den Abgaswärmetauscher 9 eingeführt wurde,
zieht die Kondensationswärme
des Abgases, und seine Temperatur steigt innerhalb einer kurzen
Zeitperiode scharf von a auf a'.
Ein Gradient der Temperatursteigung (a-a') des Wärmeübertragungsmediums über dem Abgaswärmetauscher 9 hängt weitgehend
von der Flussmenge und der Anfangstemperatur (a) des Wärmeübertragungsmediums
ab. Je größer der Fluss
des Wärmeübertragungsmediums
oder je niedriger die Anfangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums, desto intensiver
ist der Gradient.
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Diese
Ausführungsform
erlaubt es dem Wärmeübertragungsmedium,
zuerst, wenn es in das Abwärme-Rückgewinnungsgerät 1 eingeführt wird,
vom Abwärmetauscher 9 empfangen
zu werden. Folglich, nachdem das Wärmeübertragungsmedium in der Temperatur
niedrig bleibt, Wärme
vom Abgas im Abwärmetauscher 9 empfängt, wird
sein Gradient aa' günstigerweise
steil.
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Während des
Wärmeempfangs
vom Abgas bei einer hohen Temperatur oberhalb des Taupunktes W steigt
die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
schrittweise, wie durch den, verglichen mit dem steilen Gradienten
aa', moderaten Gradienten
a'c ausgedrückt. Das
auf eine Temperatur c erwärmte
Wärmeübertragungsmedium
empfängt wiederum
Wärme vom Ölkühler 5 und
dann von der Kühlsektion
des Motors 2, bevor es an einem Grad F der Temperatur vom
Abgas-Rückgewinnungsgerät 1 ausgestoßen zu werden.
Als ein Ergebnis erzielt das Wärmeübertragungsmedium
eine Temperaturdifferenz Δt3
während
einer Periode von seiner Einführung
in den Abwärmetauscher 9 zu
seinem Ausstoß von
der Kühlsektion
des Motors 2.
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Z.
B. ist, wie entlang dem Zirkulationspfad gemessen, die Temperatur
des Wärmeübertragungsmediums
75°C am
Einlass des Abwärmetauschers 9, 78°C am Einlass
des Ölbeckens 4,
78,5°C am
Auslass desselben und 85°C
am Auslass des Kühlwassermantels 6a.
In einem normalen Betrieb muss das Motoröl im Wesentlichen bei 90°C gehalten
werden. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich,
kann das Motoröl
effektiv mit dem vom Abwärmetauscher 9 zum Ölkühler 5 übertragenen
Wärmeübertragungsmedium
herunter gekühlt
werden.
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Um
effizient Wärme
vom Abgas mit Hilfe einer Übertragung
der Kondensationswärme
der Inhalte des Abgases rück
zu gewinnen, ist es gewünscht, den
Fluss und/oder die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums auf ein
solches Niveau zu steuern, dass die Temperatur des vom Abgaswärmetauscher 9 freigegebenen
Abgases niedriger als der Taupunkt W bleibt.
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Indem
die Anfangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums
beim (Einlass vom) Abgaswärmetauscher 9 auf
ein festes Niveau gesetzt ist, wenn der Fluss des Wärmeübertragungsmediums
groß ist, wird
die Effizienz der Wärmeübertragung
vom Abgas gesteigert. Falls der Fluss kleiner ist, nimmt die Effizienz
der Wärmerückgewinnung
vom Abgas ab. Sobald die an der thermischen Last benötigte Temperatur
oder die Größe der thermischen
Last festgelegt wurde, ist der Sollfluss des Wärmeübertragungsmediums in Kombination
mit der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
entsprechend zur Größe der thermischen
Last derart festgelegt, dass die Temperatur des Abgases niedriger
als der Taupunkt W bleibt. Der Sollfluss kann durch Experimente
bestimmt werden. Der bestimmte Sollfluss kann realisiert werden,
indem die Umdrehungen der Wasserpumpe 10 gesteuert werden.
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Falls
die benötigte
Temperatur oder Solltemperatur der thermischen Last zu hoch ist,
dass eine Temperatur mit dem Flusssoll des Übertragungsmediums nicht erreicht
wird, was derart bestimmt, dass die Temperatur des Abgases niedriger
als der Taupunkt W bleibt. Zur Kompensation soll der Fluss des Wärmeübertragungsmediums
reduziert werden, um seine Temperatur am Eingang des Wärmetauschers 9 zu
erhöhen
und somit die Rückgewinnung
der Kondensationswärme
abzusenken. Sogar in diesem Fall ist es gewünscht, dass die Gesamtbetriebsdauer
des Gerätes
eine längere
Betriebsperiode aufweist, in der das Flusssoll des Wärmeübertragungsmediums
derart bestimmt wird, dass die Temperatur des Abgases niedriger
als der Taupunkt W bleibt.
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Alternativ
kann, mit dem Fluss des Wärmeübertragungsmediums
auf eine feste Rate gesetzt, die Temperatur des Abgases unter den
Taupunkt W reduziert werden, indem die Eingangstemperatur hiervon
angepasst wird. Zuerst wird ein Referenzniveau Tw der Eingangstemperatur
derart bestimmt, dass die Temperatur des Abgases niedriger als der
Taupunkt W bleibt. Falls die Eingangstemperatur das Referenzniveau
Tw übertrifft
und die Effizienz der Wärmerückgewinnung
absinkt, wird der Motor 2 angehalten. Sobald der Motor 2 angehalten
wurde und die Eingangstemperatur unterhalb des Referenzniveaus Tw
fällt,
wird der Motor 2 wieder gestartet. Auf diese Art kann die
Eingangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums
auf dem Referenzniveau Tw gehalten werden, wodurch eine Wärmerückgewinnung
bei einer höheren
Effizienz ermöglicht
wird. Vorzugsweise ist ein Temperatursensor zum Ermitteln der Eingangstemperatur
am Einlass des Abgaswärmetauschers 9 vorgesehen.
Alternativ kann der Temperatursensor, über dem Zirkulationspfad des
Wärmeübertragungsmediums,
an einer stromaufwärtigen Seite
der Wasserpumpe 10 oder nahe vor oder nach dem Zylinderkopf 6 angebracht
sein.
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Ein
Start- und Anhaltebetrieb des Motors 2 kann gesteuert werden,
in dem ein Referenzniveau Tref-1 der Temperaturinformation T1 bestimmt
wird. Genauer gesagt wird die Beziehung zwischen der Eingangstemperatur
und der Temperaturinformation T1 des Wärmeübertragungsmediums vorbestimmt und
benutzt, um das Referenzniveau Tref-1 in Relation zum Referenzniveau
Tw zu setzten. Wenn der Motor 2 startet und anhält, entsprechend
ob die Eingangstemperatur niedriger ist als das Referenzniveau Tref-1
der Temperaturinformation, kann die Abgastemperatur niedriger als
der Taupunkt W gehalten werden.
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Falls
das bei einer höheren
thermischen Last mit der Referenztemperatur Tw des Wärmeübertragungsmediums
benötigte
Temperaturniveau bestimmt ist, um die Temperatur des Abgases niedriger als
den Taupunkt W zu halten, kann ein benötigtes Temperaturniveau schwer
zu erreichen sein. In diesem Fall ist das Referenzniveau Tw der
Eingangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums
relativ hoch gesetzt, um ein solches Temperaturniveau zu erhalten.
Ein solch erhöhter
Wert der Referenztemperatur Tw sollte durch Experimente bestimmt
werden, vorausgesetzt, dass die Forderungen an der thermischen Last
ohne signifikanten Abfall der Effizienz der Wärmeübertragung durch die Betriebsdauer hindurch
befriedigt wird, was eine Periode umfasst, in der die Temperatur
des Abgases höher
als der Taupunkt W gehalten wird. Dasselbe kann sich ergeben, wenn
eine zeitliche Koordinierung des Starts und des Anhaltens der Maschine 2 durch
Anpassung der Hysterese der Referenztemperatur Tref-1 gesteuert
wird.
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Falls
ein Heißwasser-Speichertank 17 vorgesehen
ist, ist es gewünscht,
die Temperatur des Heißwassers
im Tank 17 auf einem bestimmten Niveau entsprechend der
Anforderung an der thermischen Last zu halten. Angenommen der Betrieb
des Motors 2 wird angehalten, wenn die vom Temperatursensor
TS1 empfangene Temperaturinformation T1 größer ist als das Referenzniveau
Tref-1, kann der Fluss des Wärmeübertragungsmediums
unter Beachtung der Betriebsbedingungen des Motors 2 bestimmt
werden. Genauer gesagt, wenn die Start- und Anhaltesteuerung des
Motors 2 fortschreitet, um die Temperatur des Heißwassers
gleich dem Referenzniveau Tref-1 zu halten, wird das Ergebnis der
Betriebsbedingungen verwendet, um die Größe der vom Motor 2 freigegebenen
Abwärme
durch Experimente und den Fluss des Wärmeübertragungsmediums relativ
zur Größe der Abwärme derart
zu ermitteln, dass die Temperatur das Referenzniveau Tw nicht überschreitet.
Entsprechend, während
der Fluss fest gelegt ist, kann die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
auf dem Referenzniveau Tw durch Anschalten und Ausschalten des Motors 2 gehalten
werden, wodurch die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt
W bleiben kann.
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Falls
die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W auf der
Basis der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
gehalten wird, wie der Fall dass die Temperatur des Abgases niedriger
als der Taupunkt W auf der Basis des Flusses des Wärmeübertragungsmediums
gehalten wird, ist es gewünscht,
die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
derart zu bestimmen, dass der Gesamtbetrieb eine längere Periode
aufweist, wenn die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt
W bleibt.
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Die
Art der Steuerung ist nicht auf den Fall begrenzt, in dem entweder
der Fluss oder die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums gesteuert wird,
während
das andere gehalten wird, sondern kann ausgeführt werden, wenn beide, der
Fluss und die Temperatur, variabel sind. Kurz gesagt, kann die in
den Abgaswärmetauscher 9 einzuführende thermische
Energie des Wärmeübertragungsmediums
vorzugsweise auf ein solches Niveau gesteuert werden, dass die in
den Abgaswärmetauscher 9 geladene Wärmeübertragung
vom Abgas auf effizienteste Weise durchgeführt wird, während die Forderung an der thermischen
Last befriedigt wird.
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Es
kann auch möglich
sein die Temperatur des Abgases direkt zu messen und die Temperatur und
den Fluss des Wärmeübertragungsmediums derart
zu bestimmen, dass sich die Temperatur des Abgases einem Referenzniveau
annähert,
anstatt die Temperatur und den Fluss des Wärmeübertragungsmediums zu ihren
Referenzniveaus zu erfassen und zu steuern, um die Temperatur des
Abgases niedriger als den Taupunkt W zu halten. In diesem Fall sind Temperatursensoren
zum Messen der Temperatur des Abgases im Abgaswärmetauscher 9 und
an der stromaufwärtigen
oder stromabwärtigen
Seite derselben (vorzugsweise nahe zum Auslass des Abgases) vorgesehen.
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Wie
beschrieben wird der Fluss und die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
am Eingang des Abgaswärmetauschers 9 gesteuert,
um die Temperatur des Abgases niedriger als den Taupunkt W im Abgaswärmetauscher 9 zu
halten, wodurch die Effizienz der Übertragung der Kondensationswärme vom
Abgas zum Wärmeübertragungsmedium
erfolgreich erhöht
werden kann. Schließlich
ist die Temperaturerhöhung
(Temperaturdifferenz Δt3)
des Wärmeübertragungsmediums
durch die empfangene Wärme
höher als
die eines in 5 gezeigten konventionellen
Gerätes.
Besonders wenn die Temperatur des in den Abgaswärmetauscher 9 einzuführenden
Wärmeübertragungsmediums
niedriger als der Taupunkt W des Abgases ist, wird der zuvorgenannte Effekt
gefördert,
indem das Wärmeübertragungsmedium
vor der Motorkühleinheit
zum Abgaswärmetauscher 9 gespeist
wird.
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Obwohl
der Abgaswärmetauscher 9 der
Ausführungsform
von einer Gegenflussart ist, kann er auch mit gleichem Erfolg durch
eine Parallelflussart implementiert werden. 4 zeigt
ein Temperaturprofil des Wärmeübertragungsmediums
zwischen dem Einlass des Abgaswärmetauschers 9 einer
Parallelflussart und dem Zylinderkopf 6. Die Temperatur des
Wärmeübertragungsmediums
variiert, wenn sie am Eingang des Abgaswärmetauschers 9 niedriger als
der Taupunkt W des Abgases ist, wie es durch die Kurve Lm1 gekennzeichnet
ist, während
die Temperatur des Abgases wie durch die Kurve Lg1 gekennzeichnet
variiert.
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Wie
gezeigt wird das Wärmeübertragungsmedium
mit einer Temperatur a in den Abgaswärmetauscher 9 eingeführt und
es zieht Wärme
vom Abgas mit einer Temperatur g, wodurch die Temperatur des Abgases
schrittweise gesenkt wird. Durch abfallende Temperatur des Abgases
zu seinem Taupunkt W (das Wärmeübertragungsmedium
wird auf eine Temperatur b erwärmt),
wird der Inhalt des Abgases kondensiert, wodurch die Kondensationswärme freigegeben
wird und die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
bei einem steilen Gradienten erhöht
wird (gekennzeichnet durch die Linie bc). Schließlich kann die Temperaturdifferenz
von Δt3' erreicht werden. Ähnlich zur
Gegenflussart wird der Gradient durch den Fluss und die Temperatur
(bei dem Niveau a) des in den Abgaswärmetauscher 9 einzuführenden
Wärmeübertragungsmedium
bestimmt. Je größer der
Fluss oder je niedriger die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, desto steiler
wird der Gradient. Dies wird auf ähnliche Weise mit nicht nur
der Parallelflussart oder der Gegenflussart des Wärmetauschers erreicht,
sondern auch mit einer Ortogonalflussart oder ihrer Modifikation.
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In
der Ausführungsform
wird auch der Ölwärmetauscher 5 verwendet,
um Wärme
vom Öl
im Ölbecken 4 rück zu gewinnen.
Dies ist besonders effektiv, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
schwer erhöht
werden kann, wie in sehr kalten Gebieten. Während der Ölwärmetauscher 5 es ermöglicht,
effektiv die Temperatur des Öles
zu reduzieren, kann es, abhängig
von den Bedingungen eines Einsatzortes, unterlassen werden.
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Wie
zuvor beschreiben ermöglicht
es zumindest eine Ausführungsform,
am Motor erzeugte Wärme
mit hoher Effizienz rück
zu gewinnen. Besonders nachdem das Wärmeübertragungsmedium durch den
Abwärmetauscher
empfangen wird, wenn seine Temperatur bei einem minimalen Grad bleibt,
kann es am besten latente Wärme
vom Abgas rück
gewinnen. Die Wärmerückgewinnung
kann in der Effizienz verbessert werden, wodurch die Laufkosten
des Geräts reduziert
werden.
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Beim
Starten des Motors in kalten Umgebungen wird durch den Abwärmetauscher
rückgewonnene
Wärme leicht
verteilt, um das Motoröl
aufzuwärmen.
Sobald das Motoröl
in der Temperatur stark erhöht
wurde, um zum normalen Betrieb zu schalten, kann eine Leistungseinbuße durch
die Reibung des Motoröls
minimiert werden.
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Wie
zuvor beschrieben ermöglicht
es eine weitere Ausführungsform,
die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
anzuheben, während
die Effizienz des Wärme-Rückgewinnungsablaufs hoch gehalten
wird. Weil der Betrieb Steuerungen aufweist, in denen eine Temperatur
und/oder eine Flussrate des Wärmeübertragungsmediums
gesteuert werden, um die Temperatur des Wasserdampfs im Abgas unter
seinen Taupunkt abzusenken, um die Kondensationswärme zu verwenden.
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Wie
zuvor beschrieben ermöglicht
eine weitere Ausführungsform
das Betriebsleben der Wasserpumpe zu erhöhen, um das Wärmeübertragungsmedium
zu zirkulieren.
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Wie
zuvor beschrieben, weist eine erste Ausführungsform einen Ölwärmetauscher
zum Wärmeaustausch
zwischen dem Motoröl
im Motor und dem Wärmeübertragungsmedium,
und einem Wärmeübertragungsmedium-Zirkulationspfad
zum Fördern des
Wärmeübertragungsmediums
zum Abwärmetauscher
auf, wo das Wärmeübertragungsmedium
Wärme vom
Abgas derart empfängt,
dass eine Temperatur des Wasserdampfs im Abgas auf eine Temperatur unter
den der Taupunkt abgesenkt wird, indem das Wärmeübertragungsmedium durch einen
Wärmetauscher
gelenkt wird und das Wärmeübertragungsmedium
zu einer Kühlsektion
des Motors übertragen wird,
wo das Wärmeübertragungsmedium
Wärme von
einem Motorkühlmedium
empfängt,
in einem Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät, um eine
Wärmeabgabe
durch ein durch Einfluss einer Wasserpumpe über eine Kühlsektion des Motors und einen
Abgaswärmetauscher
zirkuliertes Wärmeübertragungsmedium
bereitzustellen, wobei die Wärmequelle
mit dem Abgas des Motors erzeugter Wärme versehen ist.
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In
einer zweiten Ausführungsform
ist das Wärmeübertragungsmedium
in der Temperatur und/oder der Flussrate vorbestimmt, um eine Wasserdampftemperatur
im Abgas zu haben, die bei einer Temperatur unter dem Taupunkt durch
den Wärmetausch
im Abwärmetauscher
während
des Betriebs gehalten wird.
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In
einer dritten Ausführungsform
ist das Wärmeübertragungsmedium
in der Temperatur und/oder der Flussrate vorbestimmt, um eine Wasserdampftemperatur
im Abgas zu haben, die bei einer Temperatur unter dem Taupunkt durch
den Wärmetausch
im Abwärmetauscher
während
einer vorbestimmten Zeitlänge
in Betrieb gehalten wird.
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In
einer vierten Ausführungsform
wird das Wärmeübertragungsmedium
weiter vom Wärmeübertragungsmedium-Zirkulationspfad
zu einem Ausgab-Wärmetauscher übertragen,
wo Wärme
vom Wärmeübertragungsmedium
frei gegeben wird.
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In
einer fünften
Ausführungsform
ist die Wasserpumpe auf der Einlassseite des Abgaswärmetauschers
gelegen.