EP0054298A2 - Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge Download PDF

Info

Publication number
EP0054298A2
EP0054298A2 EP81110444A EP81110444A EP0054298A2 EP 0054298 A2 EP0054298 A2 EP 0054298A2 EP 81110444 A EP81110444 A EP 81110444A EP 81110444 A EP81110444 A EP 81110444A EP 0054298 A2 EP0054298 A2 EP 0054298A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
reversible
heat
heat pipe
evaporation process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP81110444A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0054298B1 (de
EP0054298A3 (en
Inventor
Gert Dr. Vaubel
Rolf Rathert
Alfred Dr. Ritter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Original Assignee
Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Studiengesellschaft Kohle gGmbH filed Critical Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Priority to AT81110444T priority Critical patent/ATE10545T1/de
Publication of EP0054298A2 publication Critical patent/EP0054298A2/de
Publication of EP0054298A3 publication Critical patent/EP0054298A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0054298B1 publication Critical patent/EP0054298B1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/12—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type using desorption of hydrogen from a hydride
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/06—Control arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method for optimized heat transfer from carriers of reversible, heterogeneous evaporation processes for the purpose of heating or cooling, which uses the principle of the heat pipe.
  • Heat pipes also called “heat pipes” in Anglo-Saxon, are from the US Pat. No. 2,350,348 and the work of PD Dunn and DA Reay, Heat Pipes, Pergamon Press 1976. They are increasingly finding their way into technology due to their outstanding heat transfer performance. Heat pipes which operate according to the thermosiphon principle are particularly easy to manufacture this is, however, that the evaporation zone of the heat pipe is arranged below the condensation zone.
  • Reversible, heterogeneous evaporation is a generally known principle and can take place with or without chemical changes. Gas absorption on carriers such as activated carbon, for example, is purely physical in nature. Examples of reversible, heterogeneous evaporation processes with chemical conversion are the formation and decomposition of metal hydrides and the ammonia cleavage and addition to calcium chloride ammonia. Regardless of whether these processes are chemical or physical in nature, the evaporation or expulsion process is always endothermic, while the opposite absorption process is exothermic.
  • German patent application P 30 20 565.3 a method and a device for the energy-saving production of useful heat from the environment or from waste heat have been proposed.
  • the heat reaction is used in the formation and decomposition of a metal hydride.
  • the switchable heat exchangers are replaced by heat pipes.
  • the upper or lower end of a heat pipe protrudes into the vessel with the metal hydride and dissipates the heat or cold generated during the reaction via the heat pipe.
  • the heat transfer from the metal hydride as a carrier to the heat pipe takes place only in a relatively small area and is therefore only very slow and incomplete.
  • the device according to the invention for carrying out the method thus consists of a heat pipe, which is connected at the bottom to a heat source and at the top to a heat sink which contains a low-boiling liquid and a carrier of a reversible, heterogeneous evaporation process and has an inlet or outlet for the gas of the reversible, heterogeneous evaporation process.
  • the position of the carrier of the reversible, heterogeneous evaporation within the heat pipe can be changed from outside. This can be done, for example, in that the carrier of the reversible, heterogeneous evaporation process contains an iron core and can be moved from the outside by a magnet inside the heat pipe.
  • a preferred embodiment consists of two heat pipes arranged one above the other, which are separated from one another by the carrier of the reversible, heterogeneous evaporation process.
  • Another embodiment makes use of the principle of the absorption heat pump, so that the mechanically compressing pump can be dispensed with.
  • the speed of heat transfer increases if the carrier material is geometrically designed so that the largest possible contact area for the low-boiling liquid.
  • Devices in which the carrier of the reversible, heterogeneous evaporation process, in each case, are structurally particularly simple and mechanically inexpensive.
  • the gas used and the liquid and vapor of the low-boiling liquid used in each case are compatible with one another. This is because there can be direct contact between the carrier surface and the low-boiling liquid or its vapor, as a result of which the heat transfer is considerably intensified, in particular if the carrier is geometrically designed so that it has a large surface.
  • the supply line to the interior of the heat pipe must be provided with a pressure-resistant, semi-permeable membrane which separates the gas from the vapor of the low-boiling liquid and thus prevents the steam from escaping from the heat pipe.
  • Another possibility is to envelop the carrier of the reversible, heterogeneous evaporation process and thereby separate it from the low-boiling liquid and / or its vapor. As a result, it is not possible for the steam to be mixed with the gas, so that there is no separation by any semipermeable membrane is necessary.
  • the carrier compact 4) is either moved into the region of the heat source or the heat sink by means of the magnet 7).
  • the carrier When the carrier is immersed in the heat source, it is surrounded by the low-boiling liquid and can absorb heat relatively quickly.
  • the gas to be reacted for example hydrogen, can penetrate through the membrane 8) into the metal hydride core in the case of a hydride, the surface for absorption of the hydrogen gas being considerably enlarged through the central bore 5).
  • FIG. 2 shows in the simplest way an embodiment in which two heat pipes are connected to the carrier 4) of the reversible, heterogeneous evaporation process in the interior of the heat pipe in such a way that the two carriers are connected to one another via a gas line 10) and a pump (not shown), so that both heat pipes can be rotated together by 180 ° so that the carrier 4) is located in one heat pipe and the carrier 4) is in the other heat pipe at the bottom.
  • FIG. 3 schematically shows two heat pipes arranged one above the other, which are separated from one another by the carrier 4) of the reversible, heterogeneous evaporation process.
  • the two supports are connected to one another via a gas line 10) and a pump (not shown).
  • the lower end of the two lower heat pipes is in a heat source 2) and the upper part of the two upper heat pipes in a heat sink 1).
  • FIG. 4 shows one of the two pairs of heat pipes arranged one above the other in more detail, 11) representing the coating which is impermeable to the easily evaporating solvent and its vapor.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which the lower heat pipe is in turn separated from the carrier 4) by a covering 11) which is impermeable to the easily evaporating solvent 3) and its vapor.
  • the upper heat pipe contains not only a low-boiling liquid and its vapor, but also the gas which can evaporate reversibly heterogeneously from the carrier 4).
  • the vapor of the low boiling solvent and the gas which can reversibly evaporate from the carrier on the pressure-resistant, semipermeable membrane 8) separated from one another.
  • Figure 6) represents an embodiment in which the lower heat pipe has baffles 12) on which the condensate due to gravity reaches the inner wall of the reaction vessel 9) and evaporates again in the area of the heat source 2).
  • the carrier 4) has, on the one hand, central bores 5) into which the low-boiling liquid of the upper heat pipe can collect. Furthermore, it has channels 13), in which the steam of the lower heat pipe condenses while emitting heat.
  • a cycle of absorption and desorption is described in more detail below using the example of a metal hydride support:
  • the hydrogen flows through the hydrogen connection lines 10) and the membranes 8) into the reaction vessel 9) due to external overpressure.
  • the heat released in the reaction of the hydrogen storage causes the temperature of the metal hydride 4) support to rise to a temperature which is above the temperature of the heat sink 1).
  • the liquid 3) in the bores 5) evaporates and condenses again in the area of the heat sink 1). Heat is thus transported from the metal hydride 4) to the heat sink 1).
  • the hydrogen flows out of the reaction vessel 9) due to the internal overpressure through the membranes 8).
  • the reaction taking place when the hydrogen is released from the hydride requires heat and causes the metal hydride 4) to cool to a temperature below the heat source 2).
  • the vapor in the reaction vessel 9) below the metal hydride is the low-boiling one Liquid 3) condenses with the release of heat on the surface of the condensation channels 13) of the metal hydride 4).
  • the condensate reaches the inner wall of the reaction vessel 9) via the guide surface 12) and evaporates again in the area of the heat source 2). Heat is therefore transported from the heat source 2) to the metal hydride 4).
  • FIG. 7 shows a further embodiment in which the carrier 4 is immersed in a liquid with good thermal conductivity, for example mercury, and in turn a good heat exchange takes place in and on the carrier.
  • the carrier is immersed in an upper and a lower heat pipe and the two heat pipes are predominantly separated from one another by the carrier.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge zum Zwecke der Wärme- und Kälteerzeugung mit Hilfe des Prinzips des Wärmerohrs wird beschrieben, wobei man den Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges in das Innere eines Wärmerohres einbringt. Weiterhin wird die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschreiben, bei der ein Wärmerohr unten mit einer Wärmequelle und oben mit einer Wärmesenke verbunden ist und einen Träger eines reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges sowie eine Zu- bzw. Ableitung für das Gas des reversiblen heterogenen Verdampfungsvorganges aufweist.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge zum Zwecke der Wärme- oder Kälteerzeugung, bei dem von dem Prinzip des Wärmerohres Gebrauch gemacht"wird. Wärmerohre, im Angelsächsischen auch "heat pipes" genannt, sind aus dem US-Patent 2 350 348 sowie der Arbeit von P.D. Dunn u. D.A. Reay, Heat Pipes, Pergamon Press 1976 bekannt. Sie finden wegen ihrer überragenden Wärmetransportleistung zunehmend Eingang in die Technik. Besonders einfach herzustellen sind Wärmerohre, welche nach dem Thermosyphonprinzip arbeiten. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die Verdampfungszone des Wärmerohres unterhalb der Kondensationszone angeordnet ist.
  • Reversible, heterogene Verdampfung ist ein generell bekanntes Prinzip und kann mit oder ohne chemische Veränderung verlaufen. Rein physikalischer Natur ist beispielsweise die Gasabsorption an Trägern wie Aktivkohle. Beispiele für reversible, heterogene Verdampfungsvorgänge mit chemischer Umsetzung sind Bildung und Zersetzung von Metallhydriden sowie die Ammoniakabspaltung und -anlagerung an Calciumchloridammoniakat. Unabhängig davon, ob diese Vorgänge chemischer oder physikalischer Natur sind, ist der Verdampfungs- oder Austreibprozeß stets endotherm, während-der gegenläufige Absorptionsprozeß exotherm verläuft.
  • Die Anwendung reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge an einem Träger haben in der Vergangenheit stets unter dem erheblichen Nachteil gelitten, daß die Wärmeübertragung vom Träger auf seine Umgebung sehr langsam und sehr wenig effizient verläuft, da die Trägermaterialien im allgemeinen schlechte Wärmeleitfähigkeit-aufweisen. Dies führt zu unerwünscht großen Zyklenzeiten beim Betrieb periodisch arbeitender Geräte wie Kältemaschinen oder Wärmepumpen sowie zu entsprechend groß und voluminös ausgelegten Geräten, da nur dann die geforder-: ten Wärmetransportleistungen erbracht werden können.
  • In der deutschen Patentanmeldung P 30 20 565.3 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur energiesparenden Gewinnung von Nutzwärme aus der Umgebung oder aus Abfallwärme vorgeschlagen worden. Hierbei wird beispielsweise die Wärmereaktion bei der Bildung und Zersetzung eines Metallhydrids ausgenutzt. In einer bevorzugten Ausfüh- rungsform werden die umschaltbaren Wärmeaustauscher durch Wärmerohre ersetzt. Bei den dort beschriebenen Vorrichtungen ragt das obere oder untere Ende eines Wärmerohres in das Gefäß mit dem Metallhydrid ein und leitet die bei der Reaktion entstehende Wärme bzw. Kälte über das Wärmerohr ab. Die Wärmeübertragung vom Metallhydrid als Träger auf das Wärmerohr findet nur in einem relativ kleinen Bereich statt und ist demzufolge nur sehr langsam und unvollständig.
  • Es wurde jetzt gefunden, daß man das Verfahren zur Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge zum Zwecke der Wärme- oder Kälteerzeugung mit Hilfe des Prinzips des Wärmerohres dadurch optimieren kann, daß man den Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges in das Innere eines Wärmerohres einbringt. Hierdurch werden in überraschend einfacher und effizienter Weise die Wirkungen reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge auf Trägern durch das Prinzip des Wärmerohres übertragen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht somit aus einem Wärmerohr,-welches unten mit einer Wärmequelle und oben mit einer Wärmesenke' verbunden ist, welche eine leicht siedende Flüssigkeit und einen Träger eines reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges enthält sowie eine Zu- bzw. Ableitung für das Gas des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges aufweist.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bieten sich mehrere prinzipielle Wege an. Beispielsweise kann man zwei Wärmerohre mit dem Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges im Innern des Wärmerohres so miteinander verbinden, daß die beiden Träger über eine Gasleitung und Pumpe miteinander verbunden sind und beide Wärmerohre miteinander um 180° so gedreht werden können, daß sich jeweils in einem Wärmerohr der Träger oben und im anderen Wärmerohr der Träger unten befindet. Ein gewisser Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß im Grunde das gesamte Aggregat um 180° drehbar gebaut sein muß, was einen gewissen Aufwand an Technik und Energie zur Folge hat.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Position des Trägers der reversiblen, heterogenen Verdampfung innerhalb des Wärmerohres von außen gesteuert verändert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges einen Eisenkern enthält und von außen durch einen Magneten innerhalb des Wärmerohres verschoben werden kann.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht aus zwei.übereinander angeordneten Wärmerohren, die durch den Träger des reversiblen,.heterogenen Verdampfungsvorganges voneinander getrennt sind.
  • Eine weitere Ausführungsform macht von dem Prinzip der Absorptionswärmepumpe Gebrauch, so daß auf die mechanisch verdichtende Pumpe verzichtet werden kann.
  • In allen Fällen erhöht sich selbstverständlich die Geschwindigkeit des Wärmeüberganges, wenn das Trägermaterial geometrisch so gestaltet ist, daß eine möglichst große Berührungsfläche für die leicht siedende Flüssigkeit besteht.
  • Konstruktiv besonders einfach und mechanisch unaufwendig sind solche Vorrichtungen, in denen der Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges, das jeweils. verwendete Gas sowie Flüssigkeit und Dampf der jeweils verwendeten leicht siedenden Flüssigkeit miteinander verträglich sind. Es kann dann nämlich eine unmittelbare Berührung der Trägeroberfläche mit der leicht siedenden Flüssigkeit bzw. seinem Dampf stattfinden, wodurch der Wärmeübergang erheblich intensiviert wird, insbesondere wenn der Träger geometrisch so gestaltet ist, daß er eine große Oberfläche aufweist.
  • Da bei dieser Lösung in der Gasphase sowohl der Dampf der leicht siedenden Flüssigkeit als auch das Gas. der reversiblen, heterogenen Verdampfung vorhanden ist, muß die Zuleitung zum Inneren des Wärmerohres mit einer druckfesten, semipermeablen Membran versehen sein, die das Gas von dem Dampf der leicht siedenden Flüssigkeit abtrennt und somit einen Austritt des Dampfes aus dem Wärmerohr verhindert.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges zu umhüllen und dadurch von der leicht siedenden Flüssigkeit und/oder ihrem Dampf abzutrennen. Hierdurchkonunt es nicht zur Vermischung des Dampfes mit dem Gas, so daß auch keine Abtrennung durch eine semipermeable Membran notwendig ist.
  • Bei der Ausführungsform, bei der zwei Wärmerohre übereinander angeordnet sind, ist es prinzipiell möglich, das obere und das untere Wärmerohr mit verschiedenen, leicht siedenden Flüssigkeiten zu füllen und dadurch die Verhältnisse in den beide.n Wärmerohren zu optimieren. Wenn beispielsweise die Wärmequelle Energie relativ niedriger Temperatur zuführt, im Träger der reversiblen, heterogenen Verdampfung jedoch relativ hohe Temperaturen entstehen, sollten Siedepunkte der beiden Flüssigkeiten in dem oberen und unteren Wärmerohr entsprechend angepaßt gewählt werden. Insbesondere bei Verwendung von Metallhydriden ist es auf diese Weise möglich, Energie niedriger Temperatur in Energie hoher Temperatur zu transformieren und als Nutzwärme zur Verfügung zu stellen.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können prinzipiell alle Träger reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge eingesetzt werden, vorzugsweise ist das Verfahren geeignet zur .energiesparenden Gewinnung von Nutzwärme aus der Umgebung oder aus Abfallwärme mit Hilfe von Metallhydriden und Wasserstoff gemäß deutscher Patentanmeldung P 30 20 565.3 sowie deren Ausgestaltung als Absorptionswärmepumpe.
  • Einige zur Durchführung des-erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtungen sind in den nachfolgenden Figuren näher erläutert.
  • Figur 1 zeigt ein Wärmerohr, in welchem die Position des Trägers des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges innerhalb des Wärmerohres von außen gesteuert verändert werden kann. In dieser Figur bedeuten:
    • 1) eine Wärmesenke
    • 2) eine Wärmequelle
    • 3) das Kondensat einer leicht siedenden Flüssigkeit
    • 4) einen gepreßten Träger, beispielsweise einen Preßling aus Metallhydrid
    • 5) eine Zentralbohrung in diesen Preßling
    • 6) einen eingepreßten Eisenring
    • 7) einen Magneten zum Verschieben des Trägerkernes innerhalb des Wärmerohres
    • 8) eine semipermeale Membran
    • 9) die Wand des Wärmerohres, das zugleich Reaktionsgefäß ist und aus einem nicht-magnetischen Material besteht. Sofern es sich um ein Metallhydrid als Träger handelt, muß dieses Material obendrein wasserstoffbeständig sein.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels des Magneten 7) der Trägerpreßling 4) entweder in den Bereich der Wärmequelle oder der Wärmesenke verschoben. Beim Eintauchen des Trägers in die Wärmequelle wird er von der leicht siedenden Flüssigkeit rundherum umspült und.kann relativ rasch Wärme aufnehmen. Befindet sich der Träger im Bereich der Wärmesenke, kann das zu reagierende Gas, beispielsweise Wasserstoff, bei einem Hydrid durch die Membran 8) in den Metallhydridkern, eindringen, wobei durch die Zentralbohrung 5) die Oberfläche zur Absorption des Wasserstoffgases erheblich vergrößert ist.
  • Figur 2 zeigt in einfachster Weise eine Ausführungsform, bei der zwei Wärmerohre mit dem Träger 4) des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges im Innern des Wärmerohres so miteinander verbunden sind, daß die beiden Träger über eine Gasleitung 10) und eine nicht mitgezeichnete Pumpe miteinander verbunden sind, so daß beide Wärmerohre miteinander um 180° so gedreht werden können, daß sich jeweils in einem Wärmerohr der Träger 4) oben und im anderen Wärmerohr der Träger 4) unten befindet.
  • Figur 3 zeigt in schematischer Weise je zwei Wärmerohre übereinander angeordnet, die durch den Träger 4) des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges voneinander getrennt sind. Die beiden Träger sind über eine Gasleitung 10) und eine nicht mitgezeichnete Pumpe miteinander verbunden. Außerdem befindet sich jeweils das untere Ende der beiden unteren Wärmerohre in einer Wärmequelle 2) und der obere Teil der beiden oberen Wärmerohre in einer Wärmesenke 1).
  • In der Figur 4 ist eines der beiden Paare übereinander angeordneter Wärmerohre ausführlicher dargestellt, wobei 11) die für das leicht verdampfende Lösungsmittel und seinen Dampf undurchlässige Umhüllung darstellt.
  • Figur 5 stellt eine Ausführungsform dar, bei der das untere Wärmerohr wiederum durch eine für das leicht verdampfende Lösungsmittel 3) und seinen Dampf undurchlässige Umhüllung 11) vom Träger 4) abgetrennt ist. Das obere Wärmerohr hingegen enthält außer einer leicht siedenden Flüssigkeit und ihrem Dampf auch das Gas, das von dem Träger 4) reversibel heterogen verdampfen kann. Der Dampf des leicht siedenden Lösungsmittels und-das Gas, welches von dem Träger reversibel verdampfen kann, werden an der druckfesten, semipermeablen Membran 8) voneinander getrennt.
  • Figur 6) stellt eine Ausführungsform dar, bei der das untere Wärmerohr Leitbleche 12) aufweist, an denen das Kondensat infolge der Schwerkraft an die Innenwand des Reaktionsgefäßes 9) gelangt und im Bereich der Wärmequelle 2) erneut verdampft. Der Träger 4) weist einerseits zentrale Bohrungen 5) auf, in den sich die leicht siedende Flüssigkeit des oberen Wärmerohres ansammeln kann. Weiterhin weist er Kanäle 13) auf, in denen unter Wärmeabgabe die Kondensation des Dampfes des unteren Wärmerohres erfolgt. Am Beispiel eines Metallhydridträgers wird im folgenden ein Zyklus aus Absorption und Desorption ausführlicher beschrieben:
  • In der ersten Phase, der Wasserstoffeinlagerung, strömt der Wasserstoff aufgrund äußeren Überdrucks durch die Wasserstoffanschlußleitungen 10) und die Membranen 8) in das Reaktionsgefäß 9). Die bei der Reaktion der Wasserstoffeinlagerung frei werdende Wärme bewirkt eine Temperaturerhöhung des Trägers aus Metallhydrid 4) auf eine Temperatur, die oberhalb der Temperatur der Wärmesenke 1) liegt. Die Flüssigkeit 3) in den Bohrungen 5) verdampft und kondensiert wieder im Bereich der Wärmesenke 1). Es erfolgt also ein Wärmetransport von dem Metallhydrid 4) zur Wärmesenke 1). In der zweiten Phase der Wasserstoffaustreibung strömt der Wasserstoff aufgrund des inneren Überdrucks durch die Membranen 8) aus dem Reaktionsgefäß 9). Die bei der Freisetzung des Wasserstoffs aus dem Hydrid ablaufende Reaktion benötigt Wärme und bewirkt eine Abkühlung des Metallhydrids 4) auf eine unterhalb der Wärmequelle 2) liegenden Temperatur. Der im Reaktionsgefäß 9) unterhalb des Metallhydrids vorhandene Dampf der leicht siedenden Flüssigkeit 3) kondensiert unter Wärmeabgabe an der Oberfläche der Kondensationskanäle 13) des Metallhydrids 4). Das Kondensat gelangt infolge der Schwerkraft über die Leitfläche 12) an die Innenwand des Reaktionsgefäßes 9) und verdampft wieder im Bereich der Wärmequelle 2). Es erfolgt also ein Wärmetransport von der Wärmequelle 2) zum Metallhydrid 4).
  • Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Träger 4 in eine Flüssigkeit mit guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise.Quecksilber eintaucht und dadurch wiederum ein guter Wärmeaustausch im und am Träger stattfindet. Auch bei dieser Ausführungsform taucht der Träger in ein oberes und ein unteres Wärmerohr ein und sind die beiden Wärmerohre überwiegend durch den Träger voneinander getrennt.

Claims (14)

1. Verfahren zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge zum Zwecke der Wärme- oder Kälteerzeugung mit Hilfe des Prinzips des Wärmerohres, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges in das Innere eines Wärmerohres einbringt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Wärmerohre übereinander anordnet und diese durch den Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorgangs voneinander trennt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Trägers des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorgangs innerhalb des Wärmerohres von außen gesteuert verändert werden kann.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Wärmerohre mit dem Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges im Innern des-Wärmerohres so miteinander verbindet, daß die beiden Träger über eine Gasleitung und Pumpe miteinander verbunden sind, und beide Wärmerohre miteinander um 180° so gedreht werden können, daß sich jeweils in einem Wärmerohr der Träger oben und im anderen Wärmerohr der Träger unten befindet.
5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges, das jeweils verwendete Gas sowie Flüssigkeit und Dampf der jeweils verwendeten leicht siedenden Flüssigkeit miteinander verträglich sind.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Träger reversibel verdampfende Gas von dem Dampf der leicht siedenden Flüssigkeit an einer druckfesten, semipermeablen Membran voneinander qetrennt werden.
7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges von der leicht verdampfenden Flüssigkeit durch eine zumindest für das leicht verdampfende Lösungsmittel und seinen Dampf undurchlässige Umhüllung abgetrennt ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Kammer des zweigeteilten Wärmerohres mit zwei verschiedenen leicht verdampfenden Flüssigkeiten gefüllt ist.
9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial geometrisch so gestaltet ist, daß eine möglichst große Berührungsfläche für die leicht siedende Flüssigkeit besteht.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem Wärmerohr, welches unten mit einer Wärmequelle und oben mit einer Wärmesenke verbunden ist, welches eine leicht siedende Flüssigkeit enthält und einen Träger eines reversiblen, heterogenen Verdampfungsvorganges sowie eine Zu- bzw. Ableitung für das Gas des reversiblen . heterogenen Verdampfungsvorganges.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des reversiblen heterogenen Verdampfungsvorganges einen Eisenkern enthält und von außen durch einen Magneten innerhalb des Wärmerohres verschoben werden kann.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des reversiblen heterogenen Verdampfungsvorganges ein oberes und ein unteres Wärmerohr voneinander trennt.
13. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-des reversiblen heterogenen Verdampfungsvorganges von dem Dampf der leicht siedenden Flüssigkeit durch eine druckfeste semipermeable Membran voneinander getrennt werden.
14. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des reversiblen heterogenen Verdampfungsvorganges durch eine Umhüllung von der leicht siedenen Flüssigkeit und/oder ihrem Dampf durch eine Umhüllung abgetrennt ist.
EP81110444A 1980-12-17 1981-12-15 Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge Expired EP0054298B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT81110444T ATE10545T1 (de) 1980-12-17 1981-12-15 Verfahren und vorrichtung zur optimierten waermeuebertragung von traegern reversibler, heterogener verdampfungsvorgaenge.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803047632 DE3047632A1 (de) 1980-12-17 1980-12-17 Verfahren und vorrichtung zur optimierten waermeuebertragung von traegern reversibler, heterogener verdampfungsvorgaenge
DE3047632 1980-12-17

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0054298A2 true EP0054298A2 (de) 1982-06-23
EP0054298A3 EP0054298A3 (en) 1983-01-19
EP0054298B1 EP0054298B1 (de) 1984-11-28

Family

ID=6119424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP81110444A Expired EP0054298B1 (de) 1980-12-17 1981-12-15 Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4421156A (de)
EP (1) EP0054298B1 (de)
JP (1) JPS57127791A (de)
AT (1) ATE10545T1 (de)
CA (1) CA1159445A (de)
DE (2) DE3047632A1 (de)
DK (1) DK153106C (de)
IE (1) IE52645B1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105547024A (zh) * 2016-01-27 2016-05-04 北方工业大学 一种自动利用环境冷热源的节能装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4510759A (en) * 1981-09-17 1985-04-16 Agency Of Industrial Science & Technology Metalhydride container and metal hydride heat storage system
NL9102072A (nl) * 1991-12-11 1993-07-01 Beijer Raadgevend Tech Bureau Warmteaccumulator, werkwijze voor de vervaardiging daarvan, alsmede energiesysteem voorzien van een dergelijke warmteaccumulator.
US5699853A (en) * 1996-08-30 1997-12-23 International Business Machines Corporation Combined heat sink and sink plate
US6000463A (en) * 1999-01-19 1999-12-14 Thermal Corp. Metal hydride heat pump
US20080283221A1 (en) * 2007-05-15 2008-11-20 Christian Blicher Terp Direct Air Contact Liquid Cooling System Heat Exchanger Assembly
DE102013108601A1 (de) * 2013-08-08 2015-02-12 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Wärmeübertrager
EP3265737A4 (de) * 2015-03-02 2019-03-06 Sylvan Source Inc. Hocheffiziente entsalzung
DE102015103731B4 (de) * 2015-03-13 2020-01-02 Matthias Görich Vorrichtung zur Wärmeübertragung, thermodynamische Kreisprozessanlage mit einer solchen Vorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung zur Wärmeübertragung

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2104847A (en) * 1935-04-19 1938-01-11 Kemper P Brace Jet refrigerating system with osmotic pump
US3666005A (en) * 1970-07-06 1972-05-30 Robert David Moore Jr Segmented heat pipe
US3812905A (en) * 1972-11-17 1974-05-28 Xerox Corp Dynamic barrier for heat pipe
US3924674A (en) * 1972-11-07 1975-12-09 Hughes Aircraft Co Heat valve device
US3950947A (en) * 1969-12-24 1976-04-20 U.S. Philips Corporation Hot-gas machine comprising a heat transfer device
FR2342471A1 (fr) * 1976-02-25 1977-09-23 Philips Nv Machine frigorifique a desorption cyclique et/ou pompe thermique
US4106554A (en) * 1977-07-25 1978-08-15 Westinghouse Electric Corp. Heat pipe heat amplifier
US4161211A (en) * 1975-06-30 1979-07-17 International Harvester Company Methods of and apparatus for energy storage and utilization
DE2808876A1 (de) * 1978-03-02 1979-09-13 Heidenheimer Waermevertriebs G Waerme/kaeltewandler-kombination auf der basis von wasserstoffhydrid
EP0041244A2 (de) * 1980-05-30 1981-12-09 Studiengesellschaft Kohle mbH Vorrichtungen zur energiesparenden Gewinnung von Nutzwärme aus der Umgebung oder aus Abfallwärme

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1614185A (en) * 1922-06-20 1927-01-11 Selden Co Process of carrying on catalytic reactions
US2044951A (en) * 1933-02-28 1936-06-23 Servel Inc Refrigeration
DE1943122A1 (de) * 1969-08-25 1971-03-11 Bbc Brown Boveri & Cie Schaltbares Waermerohr
DE1953501A1 (de) * 1969-10-20 1970-06-18 Euratom Anordnung zum Stabilisieren der Temperatur einer geheizten Flaeche
FR2145816A5 (de) * 1971-07-13 1973-02-23 Anvar
JPS5136658A (ja) * 1974-09-25 1976-03-27 Sumitomo Shipbuild Machinery Hiitopaipu
LU72213A1 (de) * 1975-04-04 1977-02-01
US4044819A (en) * 1976-02-12 1977-08-30 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Hydride heat pump
US4039023A (en) * 1976-02-25 1977-08-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method and apparatus for heat transfer, using metal hydrides
JPS6026174B2 (ja) * 1976-05-19 1985-06-22 株式会社日立製作所 欠陥検出装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2104847A (en) * 1935-04-19 1938-01-11 Kemper P Brace Jet refrigerating system with osmotic pump
US3950947A (en) * 1969-12-24 1976-04-20 U.S. Philips Corporation Hot-gas machine comprising a heat transfer device
US3666005A (en) * 1970-07-06 1972-05-30 Robert David Moore Jr Segmented heat pipe
US3924674A (en) * 1972-11-07 1975-12-09 Hughes Aircraft Co Heat valve device
US3812905A (en) * 1972-11-17 1974-05-28 Xerox Corp Dynamic barrier for heat pipe
US4161211A (en) * 1975-06-30 1979-07-17 International Harvester Company Methods of and apparatus for energy storage and utilization
FR2342471A1 (fr) * 1976-02-25 1977-09-23 Philips Nv Machine frigorifique a desorption cyclique et/ou pompe thermique
US4106554A (en) * 1977-07-25 1978-08-15 Westinghouse Electric Corp. Heat pipe heat amplifier
DE2808876A1 (de) * 1978-03-02 1979-09-13 Heidenheimer Waermevertriebs G Waerme/kaeltewandler-kombination auf der basis von wasserstoffhydrid
EP0041244A2 (de) * 1980-05-30 1981-12-09 Studiengesellschaft Kohle mbH Vorrichtungen zur energiesparenden Gewinnung von Nutzwärme aus der Umgebung oder aus Abfallwärme

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105547024A (zh) * 2016-01-27 2016-05-04 北方工业大学 一种自动利用环境冷热源的节能装置
CN105547024B (zh) * 2016-01-27 2017-08-04 北方工业大学 一种自动利用环境冷热源的节能装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0054298B1 (de) 1984-11-28
EP0054298A3 (en) 1983-01-19
IE52645B1 (en) 1988-01-06
ATE10545T1 (de) 1984-12-15
DK558081A (da) 1982-06-18
CA1159445A (en) 1983-12-27
DE3167512D1 (en) 1985-01-10
JPS57127791A (en) 1982-08-09
DK153106B (da) 1988-06-13
US4421156A (en) 1983-12-20
DK153106C (da) 1988-10-31
IE812962L (en) 1982-06-17
DE3047632A1 (de) 1982-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69315700T2 (de) Absorptionswärmepumpe mit direktem Wärmetausch zwischen dem Austreiber eines zweiten Kreislaufs und dem Absorber und Kondensator eines ersten Kreislaufs
DE3788760T2 (de) Vorrichtung zur gleichzeitigen Übertragung von Wärme und Stoff.
DE69220232T2 (de) Doppeltemperatur-Wärmepumpenanlage
DE3408192C2 (de) Verfahren zum Hochtransformieren der Temperatur von Wärme sowie Wärmetransformator
EP0054298B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wärmeübertragung von Trägern reversibler, heterogener Verdampfungsvorgänge
DE4019669A1 (de) Adsorptionsthermischer speicherapparat und adsorptionsthermisches speichersystem denselben enthaltend
CH655784A5 (de) Anlage zum aufheizen und trocknen von teilen unter vakuum durch dampfkondensation und abscheiden einer zweiten hoeher siedenden fluessigkeit.
DE112011103811B4 (de) Festkörpersorptionskühlung
CH629248A5 (de) Verfahren zum speichern und entnehmen von waermeenergie sowie anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens.
DE102015114613A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum parallelen Kondensieren und Verdampfen für ein Brennstoffzellensystem mit einer Kondensations-/Verdampfungs-Vorrichtung sowie ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Kondensations-/Verdampfungs-Vorrichtung
DE1619741A1 (de) Mehrstufiger Verdampfer
DE3408193C2 (de) Verfahren zum Erhöhen der Temperatur von Wärme durch einen Wärmepumpenprozeß
DE4113042A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines periodischen kreisprozesses
EP0025986A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von bei niedriger Temperatur aufgenommener Wärme
DE3026954A1 (de) Waerme- und stoff-austauschapparat
DE2645251C2 (de) Verfahren zur Herstellung und Gewinnung von Diisopropanolamin aus einem 1-(2-Hydroxypropyl)-4-methyl-oxazolidon-(2) enthaltenden Gemisch
DE69711261T2 (de) Steuerungsverfahren einer thermochemischen Reaktion oder einer Adsorption zwischen einem festen Körper und einem Gas
EP3810545A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum dehydrieren eines wasserstoffträgermediums
DE69905137T2 (de) Beherrschungsverfahren einer thermochemischen reaktion oder einer adsorption zwischen einem festen körper und einem gas oder einer absorption zwischen einer flüssigkeit und einem gas
DE2754981A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum uebertragen von waerme auf die wasserversorgungs- und/oder die heizeinrichtung eines gebaeudes
DE2847103A1 (de) Mischzufuhrverdampfer
EP0029843A1 (de) Verfahren zur speicherung von insbesondere niedertemperatur-wärme
DE3113026C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit bei der Energierückgewinnung in chemischen Energiespeichern
DE3504718A1 (de) Einrichtung und verfahren zur vorwaermung von teilen einer brennkraftmaschine
DE3242807A1 (de) Entsalzungsapparat

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19830708

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: ING. C. GREGORJ S.P.A.

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE

REF Corresponds to:

Ref document number: 10545

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19841215

Kind code of ref document: T

REF Corresponds to:

Ref document number: 3167512

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19850110

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 19921112

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19921116

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Payment date: 19921119

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 19921120

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 19921123

Year of fee payment: 12

Ref country code: BE

Payment date: 19921123

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Payment date: 19921126

Year of fee payment: 12

ITTA It: last paid annual fee
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 19921231

Year of fee payment: 12

EPTA Lu: last paid annual fee
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19931215

Ref country code: GB

Effective date: 19931215

Ref country code: AT

Effective date: 19931215

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Effective date: 19931216

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Effective date: 19931231

Ref country code: CH

Effective date: 19931231

Ref country code: BE

Effective date: 19931231

BERE Be: lapsed

Owner name: STUDIENGESELLSCHAFT KOHLE G.M.B.H.

Effective date: 19931231

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Effective date: 19940701

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 19931215

NLV4 Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Effective date: 19940831

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19941112

Year of fee payment: 14

EUG Se: european patent has lapsed

Ref document number: 81110444.7

Effective date: 19940710

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Effective date: 19960903