EP0210264A1 - Installation with a heat absorbing and heat releasing process part as well as with heat supply part containing an absorber installation - Google Patents

Installation with a heat absorbing and heat releasing process part as well as with heat supply part containing an absorber installation

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Publication number
EP0210264A1
EP0210264A1 EP86901333A EP86901333A EP0210264A1 EP 0210264 A1 EP0210264 A1 EP 0210264A1 EP 86901333 A EP86901333 A EP 86901333A EP 86901333 A EP86901333 A EP 86901333A EP 0210264 A1 EP0210264 A1 EP 0210264A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
transformer
working fluid
pump
exchange
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86901333A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Georg Prof. Dr. Alefeld
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Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP0210264A1 publication Critical patent/EP0210264A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007Energy recuperation; Heat pumps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/16Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using waste heat from other processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/006Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type with cascade operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a system with a process part that requires input heat energy in at least one input heat temperature range and from which output heat energy has to be dissipated in at least one output heat temperature range that is lower than the input heat temperature range, and with a heat supply part that has an absorber device and a Operating power supply contains.
  • the known devices working with a heat transformer or a heat pump also have certain disadvantages.
  • a heat transformer When a heat transformer is used, the system must be supplied with a relatively large part of the operating energy required for its operation directly in the form of high-quality primary operating heat energy.
  • a heat pump when a heat pump is used, under otherwise comparable conditions, the overall utilization of the primary operating energy is worse than when a heat transformer is used.
  • the present invention has for its object to provide a system of the type mentioned that requires only relatively little high-quality primary operating energy for its operation and emits only inferior low-temperature waste heat, so that the thermodynamic efficiency is correspondingly high.
  • the object is achieved in a system having a process part which requires input thermal energy for operation in at least one input heat temperature range and from which heat energy must be dissipated in operation in at least one output heat temperature range which is lower than the input heat temperature range, and with a heat supply part which Absorber device and an operating energy source, in particular operating heat source ent, solved according to the invention in that the heat supply part as the absorber device contains a combination of a heat transformer and a heat pump, supplies the process part with the input heat energy required by it, absorbs the output heat energy from the process part and in turn between the operating energy part source and a heat sink, the waste heat in a temperature range, which is lower than the initial heat temperature range of the process part, which is taken up by the heat supply part, is switched.
  • the system according to the invention enables surprisingly high energy savings to be achieved with relatively little expenditure on equipment, as will be explained in more detail below.
  • Certain embodiments of the invention are characterized by particularly low outlay on equipment. Other embodiments are optimized with regard to the thermodynamic efficiency. Embodiments are described both for a relatively large and for a relatively small distance between the input heat temperature and output heat temperature of the process part. With regard to the freedom in the construction of the heat supply part, particular advantages result from the fact that the heat supply part is only thermally coupled to the process part, i.e. if the process material is not used as working fluid in the heat supply part.
  • absorber devices which contain a heat pump part in combination with a heat transformer part are known in principle, for example from EP-A-61721 and the DE magazine Brennst.-Wärme-Kraft 33 (1981 ) No. 12, 486 - 490.
  • these publications do not indicate that unusually high energy savings can be achieved by combining a heat transformer and a heat pump in the heat supply part of a process and how this can be done with the given process with as little equipment expenditure as possible .
  • the heat cycle resulting from the present combination is run through several times by the thermal energy and is responsible for the high efficiencies.
  • Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
  • the nomenclature and the type of representation essentially correspond to those of EP-A-61721, to which express reference is made here.
  • FIG. 1a shows a schematic representation of the relationships with regard to the heat supply of a process, on the basis of which the problem underlying the invention, the principle of the solution according to the invention of this problem and the surprising progress achieved by the invention are to be explained;
  • 1b is a diagram in which the percentage energy saving (ratio of the primary operating energy to be supplied from the process without a heat transformer and / or heat pump to the external operating energy required when using a heat supply part containing a heat transformer and / or a heat pump) for the various cases discussed with reference to FIG. 1a;
  • Fig. 2 is a schematic representation of a first embodiment of the invention
  • 9, 9a and 9b show a schematic illustration, a more detailed illustration or an associated steam pressure diagram of a further embodiment of the heat supply part of a system according to the invention; 10 to 13 show diagrams of further heat supply parts;
  • FIGS. 9, 9a and 9b respectively, in FIG. 14a also the one with the heat supply part L according to FIG. 14 thermally coupled process part, namely a water desalination or distillation device, is shown;
  • 15 to 23 are schematic representations of further embodiments of the heat supply part of a system according to the invention.
  • FIG. 23a shows a vapor pressure diagram for FIG. 23
  • 40a to 40r show different heat transformer configurations which can be used advantageously in the heat supply part of a system according to the invention
  • 41 shows a schematic illustration of a further absorber device for the heat supply part of a system according to the invention.
  • Fig. 41a shows a modification of Fig. 41
  • 41b shows a somewhat more precise illustration of the device according to FIG. 41a;
  • 41c shows a modification of FIG. 41b;
  • 41d to 41g are schematic representations which show how certain exchange units of the devices according to FIGS. 41b and 41c can be constructed;
  • 41h shows a modification of FIG. 41c
  • 41i shows a vapor pressure diagram for the devices according to FIGS. 41b and 41c;
  • FIG. 43 is a diagram of a heat supply part, including a heat pump and a two-stage réellestu ⁇ -stage heat pump and a two-stage heat transformer with only a single-* Zigen working fluid circuit;
  • 43a shows a more precise illustration of the device according to FIG. 43;
  • 43b shows a vapor pressure diagram for FIG. 43a
  • 43c shows another possibility of realizing the device according to FIG. 43;
  • 43d shows a modification of a part of the device according to FIG. 43a;
  • 44 to 62 show diagrams of further absorber devices, each containing a combination of a heat pump and a heat transformer;
  • 63 and 63a show a diagram of a further embodiment and the associated vapor pressure diagram; 64 to 71 further schematic representations of embodiments of the heat supply part of a plant according to the invention,
  • 95 and 96 show schemes of a two-stage heat pump or a two-stage heat transformer with particularly advantageous heat exchanger arrangements.
  • FIG. 1 a shows schematically a plant with a process part PRT and a heat supply part WVT serving for the economical heat supply of the process part.
  • the process part requires thermal energy Q for operation, which partly consumes in the process, partly due to unavoidable losses, e.g. B. due to imperfect heat insulation, is lost and appears in part as waste heat ("initial heat") of the process, in particular in the form of latent or specific heat in the process product.
  • the process part PRT as shown schematically in FIG. 1a, requires input heat Q, and it gives output heat Q n and heat Q .. which should be referred to as heat loss and the losses mentioned and those carried by the process material and not included as Q_ recoverable heat. Since the initial heat Q n generally has a relatively high temperature, it cannot simply be discarded (for example to the environment) for reasons of economy.
  • Heat transformer WT input heat is denoted by G net, it should be equal to the total available process output heat Q n , since then the entire output heat of the process is used and the maximum heat recovery is guaranteed.
  • P also absorbs part G of the output heat Q n of the process and supplies the process part PRT with the entire input heat that the process part requires. This is given off by the heat pump and
  • the input heat supplied to the process part is designated Q_ in FIG. 1a and is equal to Q in quantity. If one then calculates the conditions when exclusively using a heat pump WP working with LiBr / FO, for the efficiency of which one can realistically assume 1.70, the result is there is an energy saving of 41%, as plotted on the right ordinate axis in FIG. 1b.
  • the heat supply part WVT here contains a two-stage heat pump in combination with a two-stage heat transformer, which together contain eight exchange units, that is, only two more than for a two-stage heat transformer of the type shown which requires six exchange units alone, or a heat pump of the shown type alone, which would also need six exchange units, are required.
  • the two-stage heat pump part WP of the absorber device forming the heat supply part WVT contains six exchange units A to F which are connected to form a single working medium circuit.
  • exchange unit is defined in the above-mentioned European patent application, and the type of representation in an (In p) / (- 1 / T) diagram, which is used throughout, is explained in this publication.
  • Heat quantity units that are supplied to an exchange unit are shown in FIG. 2 by an arrow pointing to the exchange unit in question; Heating units that are removed from an exchange unit are identified by an arrow pointing away from the exchange unit in question.
  • a unit of thermal energy (hereinafter referred to as "heat") of a relatively high temperature T is supplied to the exchange unit A of the heat pump part operating as the expeller.
  • thermoelectric when the term "temperature” is used here and below, temperature ranges are generally meant.
  • a heating unit In the exchange unit B operating as a condenser, a heating unit is heated at a lower temperature T ? free.
  • the third exchange unit C works as an evaporator and absorbs one unit of heat.
  • a heating unit In the fourth exchange unit D, which works as an absorber, a heating unit is released again at the temperature T_.
  • the exchange unit E which works as a second evaporator ( desorber), must in turn be supplied with a heating unit at the temperature T.
  • the sixth exchange unit F which works as a second absorber, a heating unit is again released at the temperature T.
  • the heat pump part is combined with a two-stage heat transformer part WT, which contains the exchange units C to H and which has the four exchange units C to F in common with the heat pump part.
  • G works as a capacitor and H as an expeller (desorber).
  • the absorber device resulting from the combination is coupled to the process part PRT, which requires input heat of temperature T_ and emits output heat of temperature T.
  • a heat unit of temperature T is supplied to the exchange unit A of the heat pump WP from an external heat supply or operating heat source WQ.
  • the two-stage heat pump A - F supplies three units of heat to the process, but can only absorb two heat units from the process.
  • the third unit of the heat given off by the process is thus available for driving the heat transformer, which then 1 r u _ heat units of temperature T ? delivers to the process, where r ⁇ _ is the efficiency of the heat transformer, which is known to be a value has less than 1.
  • An overall efficiency r * is therefore expected.
  • P (Fig. 1a)) are from about 3.8 to 4.1 to even more to reach 'heat to the actually required operation Q in practice.
  • the final waste heat is released in the exchange unit G of the heat transformer operating as a condenser at a desired low temperature T n and is absorbed by a heat sink WS such as the ambient air, cooling water or the like. It is particularly advantageous if the waste heat is used to preheat the process material.
  • the respective ratios are 4.4 and 2.6 respectively.
  • the greater complexity of the configuration according to FIG. 2 is therefore more than compensated for by the smaller heat exchanger surfaces.
  • the principle explained above can be implemented in a wide variety of ways, and the temperature T, the primary operating heat, the temperature 1 - of the input heat supplied to the process, the temperature 1. Of the heat to be removed from the process and the temperature Tg of the final waste heat and thus choose the distances between these temperatures practically arbitrarily, as in the following using Embodiments should be shown. For thermodynamic reasons it always applies that the greater the difference T, -T n and the smaller the difference T - T, the higher the efficiency. is.
  • the primary operating energy can also be supplied in whole or in part in the form of mechanical work W via at least one compressor, as will be explained with reference to FIGS. 73 to 96.
  • the working medium in the representation chosen here circles in a heat pump in the counterclockwise direction and in a heat transformer in the clockwise direction; the function of the various parts of the absorber devices is accordingly shown in the diagrams by a curved arrow.
  • FIG. 3 shows a simple embodiment of a heat supply part which contains a single-stage heat pump part WP and a single-stage heat transformer part WT with a total of six exchange units A to F.
  • the heat transformer part and the heat pump part have two exchange units, the exchange units C and D, in common.
  • the exchange unit A which works as an expeller, is fed with primary operating heat of the temperature T.
  • Heat of temperature T ? for feeding the process, not shown, is taken from the exchange units B and D by heat exchangers.
  • the exchange units C and F absorb heat of the temperature J. from the process via heat exchangers and the ultimate waste heat arises in the exchange unit E at the temperature T-.
  • FIG. 3 can be modified such that it can supply input heat of several different temperatures to the process and can absorb output heat of several different temperatures from the process. This is shown, for example, in FIG. 4, which differs from FIG. 3 only in that the exchange units A, B, C, D each operate at higher temperatures than in FIG. 3, so that the temperatures of B and D or C and F no longer coincide. 4 supplies the process, not shown, with input heat of temperatures T_ and T ,. and absorbs heat from the process at temperatures T. and T.
  • the other exemplary embodiments which are described below can also be modified in a corresponding manner.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment which also contains six exchange units which form a combination of a single-stage heat pump and a single-stage heat transformer. 3 and 4 are distributed in pairs over three pressure levels, in FIG. 5 only two pressure levels are provided, each containing three exchange units.
  • the embodiments of the heat supply part of a system according to the invention shown in FIGS. 6 to 10 are distinguished by a relatively large distance between T_ and T. and at the same time a relatively high efficiency. They only contain six exchange units.
  • TP pump delivers, meaning that GL and GL are both zero.
  • the embodiments according to FIGS. 7 and 8 differ from one another primarily by the pressure ranges in which the different exchange units work.
  • FIGS. 9 and 10 show embodiments for the heat supply part of a system according to the invention, which contain six exchange units, two of which are in heat exchange with one another, which is indicated by a wavy arrow. These exchange units, which operate in a temperature range between T_ and T-, do not need to be in heat exchange with the associated process part. In the embodiments according to FIGS. 9 and 10, the temperature levels can be very easily adapted to the conditions specified by the process part.
  • FIG. 9a shows how the absorber device shown schematically in FIG. 9 can be practically implemented.
  • the exchange units A to E are designated with the same capital letters in both figures.
  • the device works with the proven working fluid system lithium bromide / water.
  • the exchange unit A working as the expeller is supplied with primary operating heat, for example in the form of live steam, via a heat exchanger 10.
  • the expeller contains a relatively water-rich lithium bromide solution, from which water is evaporated by the supplied heat, which flows through a working gas line 12 to the condenser B, from which the condensed working fluid ( water ) passes through a line 14 to the exchange unit E working as an evaporator , which contains a heat exchanger 16 for supplying the process output heat.
  • the evaporated water is absorbed in the absorber F, from which the heat of absorption over a heat exchanger 18 is fed to the process as input heat.
  • the absorber F is connected to the expeller A via a solution line 20 which contains a pump 22 and a heat exchanger 24 and which carries relatively water-rich lithium bromide solution.
  • the expeller A is connected to a spray head arranged in the absorber F via a line 26 which carries a relatively low-water lithium bromide line, contains a throttle 27 and passes through the heat exchanger 24.
  • the relatively water-rich lithium bromide solution is passed via a line 28, which passes through a heat exchanger 30 and contains a throttle 31, into the exchange unit C working as an evaporator, in which the condenser B is arranged, so that between the exchange units B and C a heat exchange takes place.
  • the water evaporated in C is condensed in the condenser D and the waste heat accumulating there at low temperature is passed through a heat exchanger 32 and, for. B. removed a cooling tower (not shown).
  • the 'chokes 15, 27 and 31 can also be formed by the line itself. This also applies to the other exemplary embodiments.
  • the condensed water is fed from D through a line 34, which contains a pump 36, to a spray head 40 arranged in the evaporator E.
  • the exchange unit E can contain a recirculation device with a pump 38 in order to circulate the water contained therein via the spray head 40.
  • the relatively low-water solution from the evaporator C is returned to the absorber F via a line 42, which contains a pump 44.
  • the absorber device according to FIG. 9a thus contains two absorption medium or solution circuits with the lines 20 and 26 or 28 and 42.
  • the temperature difference between the process output heat fed into the exchange unit E (temperature approx .75 C) and the process input heat supplied by the exchange unit F (temperature approx. 125 - 135 ° C) becomes particularly large.
  • two solution pumps are needed, namely the pumps 22 and 44.
  • Another possibility is to not lead the line 42 into the exchange unit F, but via the heat exchanger 24 into the exchange unit A.
  • the solution pump 22 can then be omitted.
  • the temperature and pressure ratios when using two solution pumps are shown in thick lines in the diagram of FIG. 9b. If only one solution pump were used, this would work in the vapor pressure diagram at the position shown in dashed lines, designated 44a, and the vapor pressure curve of the solution in line 28 would be at the dashed position 28a in FIG. 9b.
  • the vapor pressure line at which the pump 44 operates would correspond to an H_0 concentration of 0.36, and the absorber F would therefore operate in the lower temperature range of approximately 116-125 ° C.
  • FIG. 11 shows an embodiment of the heat supply part which contains a two-stage heat pump part WP and a one-stage heat transformer part WT.
  • FIG. 12 shows an embodiment of the heat supply part which contains a one-stage heat pump part WP and a two-stage heat transformer part WT.
  • FIGS. 13 to 18 show embodiments of the heat supply part of a system in which the difference between T- and T .. is relatively small, but the efficiency is very high. .
  • the embodiment according to Figure 13 the sequence of steps (always starting from the stage, which is the primary Bet ⁇ 'ebsenergy supplied) heat pump (WP) - the heat pump (WP) - heat transformer (WT) on.
  • the heat is given off to or taken up by the process part at temperatures T 1 or T 1 which are relatively close to T n .
  • the difference between T and T_ is accordingly large.
  • two exchange units are thermally coupled.
  • the embodiment according to FIG. 15 has the same step sequence WP-WP-WT as the embodiment according to FIG. 13. While the exchange units of the two heat pump stages in FIG. 13 work in three different pressure levels, the exchange units of the heat pump stages in FIG. 15 work in only two pressure ranges.
  • FIGS. 14 and 16 show embodiments of the heat supply part of a system according to the invention with the step sequence WP-WT-WT.
  • the temperatures T_ and T. are close to the temperature T, the primary operating heat that is supplied to the system.
  • two exchange units of the heat transformer stage operating at the lower temperatures are thermally coupled.
  • FIG. 14a a plant is shown in simplified form which contains a heat supply part of the type shown in FIG. -14 and is designed for the distillation of water, that is to say, for example, sea water desalination.
  • the exchange units are in the form of towers, in which the fluids flow essentially in the vertical direction and the liquid flows down as a thin film on the surfaces of the heat exchanger elements.
  • the heat exchanger elements contained in the various exchange units can contain tube bundles, which will be explained below with reference to FIG. 41h. 14a, for the sake of simplicity, only one tube of the respective heat exchanger tube bundle is shown. Instead of tube bundles, other heat exchanger elements can of course also be used.
  • the exchange unit A working as expeller is primary operating heat, for. B. in the form of superheated steam, supplied via a heat exchanger element 100.
  • Relatively water-rich lithium bromide solution is also fed into the expeller A via a line 102, which opens into a spray head arrangement 104, which then along the Heat exchanger element 100 flows downward, water evaporates and relatively low-water lithium bromide solution accumulates in the expeller at the bottom.
  • the water vapor generated in the expeller A flows through a baffle plate arrangement 106 into the exchange unit B working as a condenser, where the water vapor condenses on a heat exchanger element 108 and releases condensation heat thereon.
  • the water accumulating in the condenser B flows through a line 110, which contains a throttle 112, into the exchange unit D, which works as an evaporator.
  • the evaporator D is preferably, as is known, provided with a circulating device 114 which contains a pump and a spray head.
  • a heat exchanger element 116 is arranged in the evaporator D and supplies the heat required for the evaporation.
  • the water vapor generated in the evaporator D flows into the exchange unit C functioning as an absorber, where it is absorbed by relatively low-water lithium bromide solution and releases the heat of absorption to a heat exchanger element 118.
  • the low-water lithium bromide solution in the absorber C is supplied on the one hand by the expeller A via a line 120, which contains a pump 122 and leads through a heat exchanger 124, and on the other hand by the exchange unit E, which works as a second expander, via a line 126, which is a pump 128 contains and goes through a heat exchanger 130.
  • the water-rich lithium bromide solution formed in the absorber C is fed into the expeller A on the one hand via the line 102, which contains a pump 132 and passes through the heat exchanger 124, and on the other hand via a line 134, which contains a pump 136, through the heat exchanger 130 goes and branches into the two lines 134a and 142, fed into the second expeller E or into the desorber G.
  • the water vapor generated in the second expeller E is fed to the exchange unit F working as a second condenser, where it condenses on a heat exchanger element 137 which forms the exchange unit G working on its inside as a desorber.
  • the lithium bromide solution fed to it from the absorber C via the line 142 is further concentrated by evaporating water.
  • the line 142 contains a control valve 144, passes through a heat exchanger 146 and opens into the Desorber G via a device 148, which distributes the supplied solution in a thin, uniform layer over the surface of the heat exchanger element forming the desorber G.
  • the low-water solution produced in G is fed to the sump of the second expeller E via a line 150 which passes through the heat exchanger 146 and is conveyed from there to the C by the pump 128.
  • the water vapor is condensed in the exchange unit H of the heat transformer part.
  • the heat of condensation generated in H at the relatively low temperature T is waste heat and is dissipated via a heat exchanger element 152, which can be connected, for example, to a cooling tower (not shown) or the like or can be used to heat the water to be desalinated.
  • the water condensed in H is fed into the evaporator D via a line 154 which contains a pump 156.
  • the process part for water desalination described below is integrated into the heat supply part described above, but there is no fluid connection between the heat supply part and the process part.
  • the salt water to be processed which is prepared in the usual way (in particular decalcified), is introduced into the heat exchanger element 108 located in the condenser B via an inlet line 157 and device, corresponding to the device 148, and is heated there by the heat of condensation generated in the exchanger unit B, creating water vapor and more concentrated brine.
  • the steam is the desired process product and is removed from the upper part of a collecting container 160 through a steam line 162.
  • the more concentrated brine is fed via a line 164, which contains a pump 166, into the heat exchanger element 118, which is located in the absorber C and is heated by the heat of absorption.
  • the water vapor in line 162 has the temperature T 1 minus the temperature drop at the heat exchangers 108 and 118 and its heat content is used to cover the heat requirements of the evaporator D and of the second expeller E.
  • the line 162 can be connected to input lines 172 and 174 of the heat exchanger element 116 arranged in the evaporator D or a heat exchanger element 176 arranged in the second expeller E, where the water vapor condenses to liquid, pure water, which flows via a water collecting line 178 the intended use is supplied.
  • the pump in question e.g. pump 122, 136, 144, 166, 170
  • the pump in question can be replaced by a control element.
  • the water vapor in B and C arises at a temperature of about 120 C under typical operating conditions, while the exchange units D and E have input heat of a temperature T 1. of only 100 ⁇ C are required.
  • a certain temperature difference of, for example, 5 to 7 C between the input heat of the exchange units D and E and the heat at which the water vapor is generated is expedient since the larger this temperature difference, the smaller the heat exchanger surfaces and thus the plant is.
  • the brine ultimately produced in the distillation tower arrangement is discharged via a line 186, and the pure water which is produced is fed into the water collecting line 178. Since the usable temperature range is above 100 ° C., the additional distillation towers can work in the range of atmospheric pressure.
  • an efficiency of approximately 3.4 based on the primary heat of temperature T supplied to expeller A, can be achieved without distillation tower arrangement 180. If an additional distillation tower 180 is used, this efficiency doubles, if two distillation towers are used, this efficiency triples, etc.
  • the efficiency of the system, based on the primary energy requirement, is comparable to that of the best known systems that work with vapor compression even without a distillation tower 180 .
  • the heat conversion in the exchange units D and C is three times as large as in the exchange units A, B, C and F, which is indicated by a correspondingly broader representation of the units in question.
  • a pump in a water or solution line can be replaced by a simple control valve if the pressure difference on the line in question is sufficient to ensure the necessary liquid throughput. You can also reduce the number of solution pumps at the expense of efficiency or the temperature difference T-, - T., as shown in Fig. 9a has been explained.
  • FIG. 14b is, for example, a steam pressure diagram corresponding to FIG. 9b for the heat supply point of the system according to FIG. 14a.
  • the work equipment system is LiBr / H_0.
  • FIGS. 17 and 18 show two embodiments with the step sequences WP-WP-WT and WP-WT-WT, in which the exchange units work in only two different pressure levels. 17, similar to FIGS. 13 and 15, has the relatively narrow temperature range T - T. close to T n , in FIG. 18 this temperature range is similar to that in FIGS. 14 a and 16 close to T,. These systems are suitable for the NH, / H ? 0.
  • FIGS 19 to 21 show four-stage heat supply parts for a system according to the invention.
  • the step sequence is Is-WP-WP-WT-WT.
  • the temperature interval T_-T. lies approximately in the middle between T, and T-.
  • the two-stage heat transformer part WT contains only a single working fluid circuit.
  • the temperature interval ⁇ --r ⁇ * is close to T-, so that these systems are particularly suitable for the separation of temperature-sensitive substances.
  • FIG. 22 and 23 show four-stage absorber devices, each with ten exchange units, which work in pairs in five different pressure ranges.
  • the step sequence is WP-WP-WP-WT
  • Fig. 23 WP-WT-WT-WT.
  • FIG. 23 is similar to FIG. 14 and differs from it essentially only by two further exchange units I and K, which form with the exchange units G and H a heat transformer circuit in which H and I are in heat exchange with one another.
  • the vapor pressure diagram for the absorber device according to FIG. 23 is shown in FIG. 23a.
  • the device according to FIG. 23 is used as the expeller Exchange unit A is supplied with a unit of operating heat.
  • the exchange unit B supplies one unit and the exchange unit C four units of heat of temperature J.
  • the exchange unit D absorbs four units of process output heat and the exchange unit E one unit of process output heat of temperature T. from the process, and the exchange unit K emits one unit of waste heat to the environment.
  • the temperature difference is T - T. somewhat lower, namely 20 C instead of about 25 C, but the efficiency is higher, namely about 4 to 4.2.
  • the device according to FIG. 23 can be operated similarly to that according to FIG. 14a.
  • Figures 24 and 25 show four-stage absorber devices with only four pressure levels.
  • the step sequences are WP-WP-WP-WT or WP-WT-WT-WT.
  • the temperature interval is T ? -T_, at low temperatures, say in the vicinity of T, while in the case of 'Fig. 25 this temperature interval so high in the vicinity of T, is located.
  • FIGS. 26 to 29 show absorber devices which are distinguished by a particularly large distance between T and T. In all of these devices, two exchange units are in heat exchange with one another. This heat exchange can be complete, but it does not need it. Thus, in FIGS. 26 and 27, heat T can be supplied or removed at a temperature T between T_ and T 1 depending on how the heat exchange is designed.
  • the absorber devices according to FIGS. 26 and 27 contain a heat pump-heat transformer combination with a single working fluid circuit according to FIG. 6.
  • this combination is preceded by a simple heat pump circuit which has two exchange units in common with the combination.
  • FIG. 27 the combination is followed by a simple heat transformer circuit, which exchanges E and F with the combination has in common.
  • a vapor pressure diagram for the absorber device according to FIG. 27 is shown in FIG. 27a.
  • the absorber devices according to FIGS. 28 and 29 differ from those according to FIGS. 26 and 27 in that they have an additional exchange unit X and Y.
  • the working fluid throughput can now be largely freely selected in all three stages, and an additional one can then be selected Temperature range T. or T _ remove or supply heat.
  • the configurations according to 6, 7 and 8 can be modified by such an additional exchange unit X or Y.
  • FIG. 30 shows a further exemplary embodiment of an absorber device which operates at a temperature range T between ⁇ and T. Can absorb heat from the process or give it to him. Fig.
  • FIG. 31 shows an exemplary embodiment of an absorber device which is located in a between T- and T-. lying temperature range T ? Can give off heat to the process or absorb from it.
  • the heat exchange represented by a wavy arrow is not complete, ie that in FIG. 30 the heat-exchanging unit does not have to supply all the heat that the heat-absorbing exchange unit requires.
  • FIGS. 36 to 38 show further exemplary embodiments with different positions of the different temperature ranges.
  • The. System according to Fig. 38 can be modified by omitting the connections between D and F and between C and E when there is complete heat exchange between E and D.
  • 39a-39r shows a series of heat pump configurations with increasing efficiency, which can advantageously be used in a system according to the invention. 39 has the lowest efficiency and that according to FIGS. 39p and 39q have the highest efficiency. However, with increasing efficiency, the number of exchange units and thus the expenditure on equipment increases. However, there are many applications in which one of these two factors is relevant and it is a great advantage of the present invention that an optimal configuration is available for each special case.
  • Figures 40a to 40r show heat transformer configurations with increasing efficiency.
  • Advantage systems according to the invention can be realized. You can either choose one of the heat pump configurations as a starting point and supplement it with a heat transformer part, or you can start from an advantageous heat transformer configuration and combine it with a suitable heat pump configuration.
  • FIGS. 41 to 45 show how the heat pump configuration according to FIG. 39b can be combined with a heat transformer part.
  • the configuration according to FIG. 39b is emphasized by thicker lines. It is generally true that there are special advantages if the combined heat transformer and heat pump configurations have as many exchange units as possible in common. For example, a combination of the configurations according to FIG. 68 corresponding to FIG. 39q and 40q only a single exchange unit more than one of these configurations alone.
  • FIG. 41 the heat pump according to Fig. 39 is the simplest Heat transformer acc. 40a combined, which contains four exchange units, of which it shares three with the heat pump.
  • FIG. 42 shows a combination of the heat pump according to FIG. 39b with the heat transformer according to FIG. 40c.
  • 43 shows a first combination of the heat pump according to FIG. 39b with the heat transformer according to FIG. 40b.
  • Fig. 44 is a combination of Fig. 39b with Fig. 40d
  • Fig. 45 is a second possible combination of Fig. 39b with Fig. 40b.
  • FIG. 41a shows the diagram of FIG. 41 again, the exchange units being labeled A to K.
  • Fig. 41b shows in a simplified manner how the arrangement with the exchange units A to K can be implemented if the system is to be accommodated in a room of limited height: the exchange units are then not designed like a tower, as in Fig. 9a, but are essentially horizontal extending, elongated housing, as shown for example in section in Fig. 41b.
  • the exchange unit A 'working as an expeller contains a heat exchanger element 200 for supplying the primary operating heat of the temperature T ,.
  • the resulting water vapor is condensed in the condenser B, the resulting water flows via a line 202, which contains a throttle 204, into the evaporator C, to which heat of the temperature T. is fed via a heat exchanger element 206.
  • the evaporated water is absorbed in absorber D.
  • the water-rich solution formed in the absorber D flows via a line 208, which leads through a heat exchanger 210 and contains a throttle 212, into the second expeller E, to which heat of the temperature T 1 is fed from the process via a heat exchanger element 214.
  • the expelled steam is partly absorbed in the second absorber F and partly condensed in the second condenser K, which contains a heat exchanger element 216, via which the resulting heat of condensation of temperature T 0 ( waste heat ) is removed.
  • the water-rich solution formed in the absorber F is fed via a line 218 which contains a pump 220 and introduced into the first expeller A through a heat exchanger 222. From the expeller A, relatively low-water solution is introduced into the absorber F via a line 224, which passes through the heat exchanger 222 and contains a throttle 226, via a spray head.
  • a relatively low-water solution is introduced into the absorber D via a line 228, which contains a pump 230 and leads through the heat exchanger 210.
  • the condensed water is introduced via a line 232, which contains a pump 234, into the evaporator 206, which is provided with a recirculation device 236.
  • the treated raw water is fed via a line 238 to a heat exchanger element 240 arranged in the condenser B, where water vapor is generated by the heat of condensation.
  • the water vapor is separated from the brine in a vessel 242 and fed to a vapor manifold 244.
  • the brine is passed out of the vessel 242 through a heat exchanger element 246 arranged in the absorber D, where steam is generated again, which is separated from the remaining brine in a second vessel 248 and fed to the steam collecting line 244.
  • the brine from the vessel 248 is fed to a heat exchanger element 250, which is located in the second absorber F.
  • the resulting steam is separated from the brine in a vessel 252 and fed to the steam collecting line 244.
  • the brine is removed from the vessel 252 via a line 254.
  • Lines 244 and 254 correspond to lines 162 and 168 in FIG. 14a and, like these, can lead to one or more distillation towers (not shown in FIG. 41b), from which steam corresponding to a lower condensation temperature is then introduced into heat exchanger elements 206 and 214 .
  • the absorber device according to FIG. 41 can be made as shown in FIG. 42, as shown in broken lines in FIG. 41a.
  • FIG. 41c Part of the water-rich solution from D is over a ,
  • Line 256 which contains a valve 258 and leads through a heat exchanger 260, is fed through a heat exchanger element 216 arranged in the condenser K to the exchange unit G working as a desorber.
  • the steam which is generated by the heat of condensation supplied via the heat exchanger element 216 is condensed in the exchange unit H, which works as a condenser, the heat of condensation of the temperature T is fed to a cooling tower or the like.
  • the condensed water is fed from H into the evaporator C via a pump 266.
  • the relatively low-water solution from the desorber G is fed to the suction side of the pump 230 via a line 268, which contains a pump 270 and leads through the heat exchanger 260.
  • the remaining part of the system not shown in FIG. 41c, can be constructed as described with reference to FIG. 41b.
  • a triple exchange unit E-F-K is required, this can be designed as it is shown in more detail in Fig. 41d.
  • the heat exchanger elements 214, 250 and 216 can, as shown, consist of coils or tube bundles.
  • the heat exchanger elements 214, 250 and 216 are each only symbolized by a single tube, in which. In practice, it can be tube bundles, as shown in section in Fig. 41f. The tube bundles can also be arranged in different sectors of the tubular housing, as shown in FIG. 41g.
  • FIG. 41h shows a system part corresponding to FIG. 41c, in which only double exchange units are required and the pump 230 omitted.
  • the condenser K fed by steam from E is housed as a heat exchanger element in the exchange unit G, which is located in the same housing as the exchange unit H.
  • the condensed water from K is fed into the evaporator C via an expansion tank 272 and a pump 274.
  • the exchange units E and F share a second housing.
  • the low-water solution from E is fed into the desorber G via a line 276, which leads through a heat exchanger 278 and contains a throttle.
  • the relatively low-water solution from the desorber G is introduced into the absorber D via the line 228, which contains the pump 270 and leads through the heat exchanger 278.
  • the other parts of the system are designed as explained with reference to FIG. 41b.
  • 41i shows the vapor pressure diagram for the absorber device according to FIG. 41b with solid lines and the supplemented unit according to FIG. 41c with dashed lines.
  • the zuslegi ⁇ exchanges units G and H the waste heat temperature of about 45 ° C _ in setting-in accordance with Fig. 41b to just over 20 9 in the apparatus of FIG. 41c, which with a corresponding improvement the efficiency is connected.
  • a plant is shown in more detail, which contains a heat supply unit according to FIG. 43 and can be used, for example, for water desalination.
  • the exchange unit A working as the expeller is supplied with operating heat of the temperature T 1, for example in the form of superheated steam, via a heat exchanger element 300.
  • Relatively water-rich lithium bromide solution is also fed into the expeller A via a line 302.
  • the steam produced condenses in a heat exchanger element 304 arranged in the condenser B, to which raw water which has been treated is fed via a line 306.
  • the steam generated in the heat exchanger element 304 is separated from the brine in a vessel 308 and fed to a steam collecting line 310.
  • the water condensed in the condenser B is fed in via a line 312 which contains a throttle 314 the exchange unit C operating as an evaporator, which is provided with a water circulation device 316.
  • the heat of vaporization is supplied by a heat exchanger element 318, which is arranged in C and is heated by condensation of steam, which is supplied to it from line 310 either directly or, as in FIG. 14a, via one or more distillation towers 320 and line 324 .
  • the brine from the vessel 308 is passed via a line 324, which contains a pump 326, into a heat exchanger element 328, which is arranged in the exchange unit D working as an absorber and is heated by the heat of absorption, which is due to the absorption of the water vapor by the relative low-water solution is generated, which is fed into the absorber D via a line 330 from the exchange unit E operating as expeller.
  • the line 330 contains a pump 332 and leads through a heat exchanger 334.
  • the relatively water-rich solution is introduced into the expeller E from the absorber D via a line 336, which contains a pump 338 and leads through the heat exchanger 334.
  • the steam generated in the heat exchanger element 328 is separated off in a separating vessel 340 and fed to the steam collecting line 310.
  • the remaining brine is introduced from the separation vessel 340 via a line 342, which contains a pump 344, into a heat exchanger element 346, which is arranged in the exchange unit F working as an absorber and is heated by the heat of condensation of the water vapor generated in the second expeller E.
  • the resulting steam is separated in a separation vessel 348 and fed to the manifold 310.
  • the brine is introduced via a line 350, which contains a pump 352, into the distillation tower 320, which further distillation towers can be connected in series to determine the difference between the temperature of the steam in the line 310 and the temperature in the heat exchanger element 318 and the other, steam-heated heat exchanger elements 352 and 354 is needed.
  • the relatively water-rich solution is fed via a line 356, which contains a pump 358 and through a heat exchanger 360, into the exchange unit G, which works as a desorber
  • ERS ATZ SHEET initiated, which is heated by the heat exchanger element 54 connected to the steam line 324.
  • the resulting steam condenses in the condenser H, which contains a heat exchanger element 366, through which the waste heat of the temperature T n is removed.
  • the condensed water is led from H into the evaporator C via a line 368, which contains a pump 370.
  • the solution from the desorber G is returned to the expeller A via the line 302, which contains a pump 372 and passes through the heat exchanger 360 and a further heat exchanger 374.
  • the relatively low-water solution from the expeller A is introduced into the absorber F via a line 376, which contains a pump 378 and passes through the heat exchanger 374.
  • the waste heat generated in 366 can be used to preheat the raw water supplied via line 306.
  • FIG. 43c shows how the absorber device with the exchange units A to H can be realized using horizontally extending exchange unit arrangements. Corresponding parts are designated with the same reference numerals as in Fig. 43a. In addition, two lines 307 and 309 are shown, each of which contains a control valve and are used to equalize the solution between the two solution circuits.
  • 43d shows a modification of part of the device according to FIG. 43a. This modification can also be carried out analogously in FIG. 43c. 43a, the entire solution is passed from F to G, in FIG. 43d 'part of the solution is passed into the exchange unit A via a line 380, which contains a pump 382 and leads through the heat exchanger 374. The solution is introduced into the exchange unit F from the exchange unit G via a line 384, which contains a pump 385 and leads through the heat exchanger 360. Another part of the solution is branched off from the line 380 between the pump 382 and the heat exchanger 374 via a valve 359 and through the heat exchanger 360 into the
  • FIG. 43b The vapor pressure diagram of the absorber device containing the exchange units A to H according to FIG. 43a in the acc. Fig. 43d modified form, the efficiency of which is approximately 4.1, is shown in Fig. 43b.
  • FIGS. 46 to 48 show combinations which contain a heat transformer part according to FIG. 40b which is emphasized by thicker lines and which is combined with a heat pump part according to FIGS. 39a or 35c or 39d.
  • FIGS. 49 to 51 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39g with a heat transformer configuration according to FIGS. 40a, 40b and 40g. •
  • FIGS. 52 to 54 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39n with a heat transformer configuration according to FIG. 40a or FIG. 40b or FIG. 40n.
  • FIGS. 55 to 57 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39m with a heat transformer configuration according to FIG. 40a or FIG. 40b or FIG. 40n.
  • FIGS. 58 and 59 show how the heat transformer configuration according to FIG. 40n can be combined with a heat pump configuration according to FIG. 39b.
  • the heat transformer configuration could also be combined analogously to FIG. 48 by a single further exchange unit with a heat pump configuration according to FIG. 39a.
  • FIGS. 60 and 61 show how a heat pump configuration according to FIG. 39e is combined with a heat transformer configuration according to FIGS. 40a and 40b, respectively.
  • Figure 62 is a combination 39e with the heat transformer configuration according to FIG. 40g.
  • FIGS. 63 and 64 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39i with the heat transformer configuration according to FIGS. 40a and 40b.
  • 63 which is used for a gentle concentration of temperature-sensitive substances, such as e.g. of M lch and has an efficiency of about 4.2 is shown in Fig. 63a.
  • FIGS. 65 and 66 show the combination of a heat transformer configuration according to FIG. 40i with a heat pump configuration according to FIGS. 39a and 39b.
  • FIGS. 67 and 68 show the combination of a heat pump configuration according to FIG. 39h with a heat transformer configuration according to FIGS. 40b and 40h.
  • FIGS. 69 and 70 show the combination of a heat transformer configuration according to FIG. 40h with a heat pump configuration according to FIGS. 39b and 39h.
  • FIG. 73 shows the combination of a heat pump configuration according to FIG. 39h with a heat transformer configuration according to FIG. 40a.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 67 to 70 show particularly clearly the high apparatus savings which can be achieved by the combinations described.
  • the configuration according to FIG. 39h is a three-stage heat pump. With just one additional exchange unit working at T n , you get a combination of a functional three-stage heat pump with a functional two-stage heat transformer. 68, two additional exchange units provide a combination of a functional three-stage heat pump with a functional three-stage heat transformer. The same applies to FIGS. 69 and 70.
  • the heat pump part of the heat pump-heat transformer combination of a system according to the invention can also be a - 36 -
  • FIGS. 72 and 73 correspond to FIGS. 5 and 3 with the exception that the absorber heat pump stage WP of the devices according to FIGS. 3 and 5 is replaced by a compressor heat pump stage.
  • FIG. 83 also contains the configuration according to FIG.
  • FIG. 84 again contains the configuration according to FIG. 6; the compressor K is here, however, between those in the middle and upper
  • the device according to FIG. 85 corresponds to that according to FIG. 26.
  • the device according to FIG. 86 is analogous to that according to FIG. 7;
  • the device according to FIG. 87 is similar to that according to FIG. 86 with the exception that an additional exchange unit X is provided, so that the working medium throughput in the heat pump circuit WP and in the heat transformer circuit WT can be set independently, so that one can switch between T ? and T. lying temperature T can take heat from the exchange unit X or feed heat into the exchange unit X.
  • the device according to FIG. 88 is analogous to FIG. 6.
  • the device according to FIG. 89 contains an additional exchange unit X analogous to FIG. 87, so that here too a medium temperature range T is available for removing or supplying heat .
  • the device according to FIG. 92 is a combination of the device according to FIG. 2 with an additional compressor heat pump stage, which contains a compressor connected between the exchange units C and A.
  • Fig. 93 corresponds to Fig. 92 only here the compressor is connected between the exchange units E and D.
  • FIG. 95 shows a two-stage heat pump configuration of the type shown in FIG. 39c with an additional, particularly advantageous heat exchanger arrangement in somewhat more detail.
  • the heat pump configuration according to FIG. 95 contains a first stage working in a relatively high pressure range with the exchange units A, B, E, F and a stage working in a relatively low range with the exchange units C, D, E, F
  • the exchange units B and E are connected by a liquid working medium, such as water, carrying line 900, which contains a throttle 902.
  • the exchange units A and C as well as C and F are connected by conventional absorbent or solution circuits 904 and 906, each of which contains a heat exchanger 908 and 910, respectively. Furthermore, lines for vaporous working fluid are provided between the exchange units A and B, between C and D and E and F (in principle line 900 could also lead from B to D).
  • the arrangement of the exchange units and the lines corresponds to the representation in a vapor pressure diagram, for example similar to that in FIG. 14b.
  • B and C can be in heat exchange with each other, but this is not necessary.
  • the line 914 leading from F to C which contains a pump 916 and, as said, carries working fluid-rich absorbent, for example water-rich lithium bromide solution, is provided with a branch line 918, which contains a control valve 920, through the heat exchanger 912 leads and the leading through the heat exchanger 910 Part of line 914 bridged.
  • the line 914 leads past the exchange unit C through the heat exchanger 908 directly to the exchange unit (expeller) A.
  • the line 914 could serve through the exchange unit C, but then a further pump would be required between C and A.
  • FIG. 96 shows an entirely analogous modification of a two-stage heat transformer of the type shown in FIG. 40c.
  • a heat exchange between liquid working fluid which flows in a line 930 of a working fluid circuit working at relatively high pressures, takes place in the heat exchange with a partial flow of the working fluid-rich absorption medium, which flows in the absorption medium circuit of the working fluid circuit working at relatively low pressures. Since the configurations according to FIGS. 95 and 96 work quite appropriately with regard to the heat exchanger 912, a further explanation is not necessary.

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Abstract

Installation possédant un élément de traitement (PRT) qui est alimenté en énergie primaire de fonctionnement (P3) par l'intermédiaire d'un élément d'alimentation en chaleur (WVT). L'élément d'alimentation en chaleur (WVT) sert en même temps aussi pour utiliser la chaleur Qo dégagée par le traitement. L'élément d'alimentation en chaleur (WVT) contient un ensemble formé d'un transformateur de chaleur (WT) et d'une pompe à chaleur (WP), fournit l'énergie thermique d'entrée (Q2) requise par l'élément de traitement, absorbe l'énergie thermique de sortie (Q1) de l'élément de traitement et dégage, pour sa part, de la chaleur perdue (QoT), dans une gamme de températures inférieure à celle de la température de la chaleur de sortie de l'élément de traitement.Installation having a processing element (PRT) which is supplied with primary operating energy (P3) via a heat supply element (WVT). The heat supply element (WVT) is also used at the same time to use the heat Qo produced by the treatment. The heat supply element (WVT) contains an assembly formed by a heat transformer (WT) and a heat pump (WP), provides the input thermal energy (Q2) required by the treatment element, absorbs the thermal output energy (Q1) of the treatment element and releases, for its part, waste heat (QoT), in a range of temperatures lower than that of the heat temperature of output from the processing element.

Description

Anlage mit einem Värme aufnehmenden und Wärme abgebenden Prozeßteil sowie einem eine Absorbereinrichtung enthalten¬ den WärmeversorgungsteilPlant with a heat-absorbing and heat-emitting process part and a heat supply part containing an absorber device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage mit einem Prozeßteil, der Eingangswärmeenergie in mindestens einem Eingangswärmetempera¬ turbereich benötigt und von dem Ausgangswärmeenergie in mindestens einem Ausgangswärmetemperaturbereich, der tiefer liegt, als der Eingangswärmetemperaturbereich, abgeführt werden muß, und mit einem Wärmeversorgungsteil, der eine Absorbereinrichtung und eine Be¬ triebsenergieversorgung enthält.The present invention relates to a system with a process part that requires input heat energy in at least one input heat temperature range and from which output heat energy has to be dissipated in at least one output heat temperature range that is lower than the input heat temperature range, and with a heat supply part that has an absorber device and a Operating power supply contains.
Viele Prozesse, insbesondere Stofftrennprozesse, benötigen Eingangs¬ wärmeenergie bestimmter Temperatur(en) und geben Ausgangs- oder Abwärme niedrigerer Temperatur(en) ab. Oft, z. B. bei Destillations¬ prozessen, wie der Meerwasserentsalzung, ist der Abstand zwischen der Eingangstemperatur und der Abwärmetemperatur relativ klein, oft nur wenige Kelvin, und es wäre daher äußerst unwirtschaftlich, die Abwärme zu verwerfen. Ein bekanntes Verfahren zur Nutzbarmachung der Abwärme bei Destillationsprozessen ist die sogenannten Brüden¬ kompression, d.h. der bei der Destillation entstehende Dampf wird mittels eines mechanischen Kompressors verdichtet, so daß er bei einer höheren Temperatur kondensiert und die dabei entstehende Kondensationswärme als Eingangswärme genutzt werden kann. Es sind auch Anlagen zur Brüdenkompression bekannt, die einen Wärmetransfor¬ mator enthalten (DE-A-3016406) . Nachteilig an der Brüdenkompression ist, daß mechanische Kompressoren hochwertige Antriebsenergie benö¬ tigen, einen hohen Wartungsaufwand erfordern und geräuschvoll arbei¬ ten.Many processes, in particular material separation processes, require input thermal energy of a certain temperature (s) and give off output or waste heat at a lower temperature (s). Often, e.g. B. in distillation processes such as seawater desalination, the distance between the inlet temperature and the waste heat temperature is relatively small, often only a few Kelvin, and it would therefore be extremely uneconomical to discard the waste heat. A known method for utilizing the waste heat in distillation processes is the so-called vapor compression, ie the steam produced during the distillation is compressed by means of a mechanical compressor, so that it condenses at a higher temperature and the heat of condensation generated can be used as input heat. Plants for vapor compression are also known which contain a heat transformer ( DE-A-3016406). A disadvantage of vapor compression is that mechanical compressors require high-quality drive energy, require a high level of maintenance and are noisy.
Aus der US-A-4402 795 ist es bekannt, die von einer Stofftrennanla¬ ge abgegebene Abwärme oder Ausgangswärmeenergie einem Wärmetransfor¬ mator zuzuführen, der die Temperatur dieser Ausgangswärmeenergie soweit erhöht, daß sie als Eingangswärmeenergie der Anlage verwendet werden kann. Aus der US-A-43 50 571 ist es bekannt, einer Stofftrennanlage die zum Betrieb notwendige Wärmeenergie über eine Absorber-Wärmepumpe zuzuführen.From US-A-4402 795 it is known to supply the waste heat or output heat energy given off by a material separation system to a heat transformer which increases the temperature of this output heat energy to such an extent that it can be used as the input heat energy of the system. From US-A-43 50 571 it is known to supply the heat energy required for operation to a material separation plant via an absorber heat pump.
Auch die mit einem Wärmetransformator oder einer Wärmepumpe arbei¬ tenden bekannten Einrichtungen haben gewisse Nachteile. Bei Verwen¬ dung eines Wärmetransformators muß der Anlage ein relativ großer Teil der zu ihrem Betrieb erforderlichen Betriebsenergie direkt in Form von hochwertiger primärer Betriebswärmeenergie zugeführt wer¬ den. Bei Verwendung einer Wärmepumpe ergibt sich andererseits unter sonst vergleichbaren Verhältnissen im ganzen ein schlechterer Ausnutzungsgrad der primären Betriebsenergie als bei Verwendung eines Wärmetransformators.The known devices working with a heat transformer or a heat pump also have certain disadvantages. When a heat transformer is used, the system must be supplied with a relatively large part of the operating energy required for its operation directly in the form of high-quality primary operating heat energy. On the other hand, when a heat pump is used, under otherwise comparable conditions, the overall utilization of the primary operating energy is worse than when a heat transformer is used.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art anzugeben, die zu ihrem Betrieb nur relativ wenig hochwertige primäre Betriebsenergie benötigt und nur minderwertige Niedertemperatur-Abwärme abgibt, so daß der thermo- dynamische Wirkungsgrad entsprechend hoch ist.The present invention has for its object to provide a system of the type mentioned that requires only relatively little high-quality primary operating energy for its operation and emits only inferior low-temperature waste heat, so that the thermodynamic efficiency is correspondingly high.
Die Aufgabe wird bei einer Anlage mit einem Prozeßteil, der zum Betrieb Eingangswärmeenergie in mindestens einem Eingangswärmetempe¬ raturbereich benötigt und von dem beim Betrieb Wärmeenergie in mindestens einem Ausgangswärmetemperaturbereich, der tiefer liegt als der Eingangswärmetemperaturbereich, abgeführt werden muß, und mit einem Wärmeversorgungsteil, der eine Absorbereinrichtung und eine Betriebsenergiequelle, insbesondere Betriebswärmequelle ent¬ hält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmeversorgungsteil als Absorbereinrichtung eine Kombination eines Wärmetransformators und einer Wärmepumpe enthält, an den Prozeßteil die von diesem benötigte Eingangswärmeenergie liefert, die Ausgangswärmeenergie vom Prozeßteil aufnimmt und seinerseits zwischen die Betriebsenergie¬ quelle und eine Wärmesenke, die Abwärme in einem Temperaturbereich, der tiefer liegt als der Ausgangswärmetemperaturbereich des Proze߬ teils, vom Wärmeversorgungsteil aufnimmt, geschaltet ist.The object is achieved in a system having a process part which requires input thermal energy for operation in at least one input heat temperature range and from which heat energy must be dissipated in operation in at least one output heat temperature range which is lower than the input heat temperature range, and with a heat supply part which Absorber device and an operating energy source, in particular operating heat source ent, solved according to the invention in that the heat supply part as the absorber device contains a combination of a heat transformer and a heat pump, supplies the process part with the input heat energy required by it, absorbs the output heat energy from the process part and in turn between the operating energy part source and a heat sink, the waste heat in a temperature range, which is lower than the initial heat temperature range of the process part, which is taken up by the heat supply part, is switched.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage gemäß der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Further developments and advantageous refinements of the system according to the invention are the subject of subclaims.
Durch die Anlage gemäß der Erfindung läßt sich eine überraschend hohe Energieeinsparung mit relativ geringem apparativen Aufwand erzielen, wie noch näher erläutert werden wird.The system according to the invention enables surprisingly high energy savings to be achieved with relatively little expenditure on equipment, as will be explained in more detail below.
Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung zeichnen sich durch besonders niedrigen apparativen Aufwand aus. Andere Ausfüh¬ rungsformen sind hinsichtlich des thermodynami sehen Wirkungsgrades optimiert. Es werden Ausführungsformen sowohl für einen relativ großen als auch für einen relativ kleinen Abstand der Eingangswärme¬ temperatur und Ausgangswärmetemperatur des Prozeßteiles beschrieben. Hinsichtlich der Freiheit bei der Konstruktion des Wärmeversorgungs¬ teils ergeben sich besondere Vorteile dadurch, daß der Wärmeversor¬ gungsteil nur thermisch mit dem Prozeßteil gekoppelt ist, d.h. wenn das Prozeßgut nicht als Arbeitsfluid im Wärmeversorgungsteil verwen¬ det wird.Certain embodiments of the invention are characterized by particularly low outlay on equipment. Other embodiments are optimized with regard to the thermodynamic efficiency. Embodiments are described both for a relatively large and for a relatively small distance between the input heat temperature and output heat temperature of the process part. With regard to the freedom in the construction of the heat supply part, particular advantages result from the fact that the heat supply part is only thermally coupled to the process part, i.e. if the process material is not used as working fluid in the heat supply part.
Auf dem Absorberprinzip arbeitende Einrichtungen ("Absor¬ bereinrichtungen"), die einen Wärmepumpenteil in Kombination mit einem Wärmetransformatortei l enthalten, sind im Prinzip bekannt, z.B. aus EP-A-61721 und der DE-Zeitschrift Brennst.-Wärme-Kraft 33 (1981) Nr. 12, 486 - 490. Diese Veröffentlichungen lassen jedoch nicht erkennen, daß durch die Kombination eines Wärmetransformators und einer Wärmepumpe im Wärmeversorgungsteil eines Prozesses unge¬ wöhnlich hohe Energieeinsparungen erreicht werden können und wie dies bei vorgegebenem Prozeß mit möglichst geringem apparativen Aufwand geschehen kann. Der sich bei der vorliegenden Kombination ergebende Wärmekreislauf wird von der Wärmeenergie mehrfach durch¬ laufen und ist für die hohen Wirkungsgrade verantwortlich. Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Nomenkla¬ tur und die Art der Darstellung entsprechen im wesentlichen denen der EP-A-61721, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.Devices operating on the absorber principle ("absorber devices") which contain a heat pump part in combination with a heat transformer part are known in principle, for example from EP-A-61721 and the DE magazine Brennst.-Wärme-Kraft 33 (1981 ) No. 12, 486 - 490. However, these publications do not indicate that unusually high energy savings can be achieved by combining a heat transformer and a heat pump in the heat supply part of a process and how this can be done with the given process with as little equipment expenditure as possible . The heat cycle resulting from the present combination is run through several times by the thermal energy and is responsible for the high efficiencies. Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. The nomenclature and the type of representation essentially correspond to those of EP-A-61721, to which express reference is made here.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1a eine schematische Darstellung der Verhältnisse bezüglich der Wärmeversorgung eines Prozesses, anhand derer das der Erfindung zugrundeliegende Problem, das Prinzip der erfin¬ dungsgemäßen Lösung dieses Problems sowie der durch die Erfindung erzielte überraschende Fortschritt erläutert wer¬ den sollen;1a shows a schematic representation of the relationships with regard to the heat supply of a process, on the basis of which the problem underlying the invention, the principle of the solution according to the invention of this problem and the surprising progress achieved by the invention are to be explained;
Fig. 1b ein Diagramm, in dem die prozentuale Energieeinsparung (Verhältnis der vom Prozeß ohne Wärmetransformator und/oder Wärmepumpe benötigten primären von außen zuzuführenden Betriebsenergie zu der bei Verwendung eines einen Wärme¬ transformator und/oder eine Wärmepumpe enthaltenden Wärme¬ versorgungsteiles benötigten Betriebsenergie) für die ver¬ schiedenen, anhand von Fig. 1a besprochenen Fälle;1b is a diagram in which the percentage energy saving (ratio of the primary operating energy to be supplied from the process without a heat transformer and / or heat pump to the external operating energy required when using a heat supply part containing a heat transformer and / or a heat pump) for the various cases discussed with reference to FIG. 1a;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 2 is a schematic representation of a first embodiment of the invention;
Fig. 3 bis Fig. 8 weitere schematische Darstellungen des Wärmever¬ sorgungsteiles von verschiedenen Ausführungsformen der Erfin¬ dung;3 to 8 show further schematic representations of the heat supply part of various embodiments of the invention;
Fig. 9, Fig. 9a und Fig. 9b eine schematische Darstellung, eine mehr ins einzelne gehende Darstellung bzw. ein zugehöriges Dampf¬ druckdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Wärmever¬ sorgungsteiles einer Anlage gemäß der Erfindung; Fig. 10 bis Fig. 13 Schemata weiterer Wärmeversorgungste le;9, 9a and 9b show a schematic illustration, a more detailed illustration or an associated steam pressure diagram of a further embodiment of the heat supply part of a system according to the invention; 10 to 13 show diagrams of further heat supply parts;
Fig. 14, Fig. 14a und Fig. 14b Darstellungen entsprechend Fig. 9, Fig.9a bzw. Fig. 9b, wobei in Fig. 14a auch der mit dem Wärmeversorgungstei L gem. Fig. 14 thermisch gekoppelte Prozeßteil, nämlich eine Wasserentsalzungs- oder Destilla¬ tionseinrichtung, dargestellt ist;14, 14a and 14b representations corresponding to FIGS. 9, 9a and 9b, respectively, in FIG. 14a also the one with the heat supply part L according to FIG. 14 thermally coupled process part, namely a water desalination or distillation device, is shown;
Fig. 15 bis Fig 23 schematische Darstellungen weiterer Ausführungs¬ formen des Wärmeversorgungsteiles einer Anlage gemäß der Erfindung;15 to 23 are schematic representations of further embodiments of the heat supply part of a system according to the invention;
Fig. 23a ein Dampfdruckdiagramm zu Fig. 23;FIG. 23a shows a vapor pressure diagram for FIG. 23;
Fig. 24 bis Fig. 38 Schemata weiterer Wärmeversorgungsteile;24 to 38 show diagrams of further heat supply parts;
Fig. 39a bis Fig. 41r verschiedene Ausführungsformen von Wärmepum¬ penkonfigurationen, die sich mit Vorteil im Wärme¬ versorgungsteil von Ausführungsformen der Erfindung verwen¬ den lassen;39a to 41r show different embodiments of heat pump configurations which can advantageously be used in the heat supply part of embodiments of the invention;
Fig. 40a bis Fig. 40r verschiedene Wärmetransformatorkon¬ figurationen, die sich mit Vorteil im Wärmeversorgungsteil einer Anlage gemäß der Erfindung verwenden lassen;40a to 40r show different heat transformer configurations which can be used advantageously in the heat supply part of a system according to the invention;
Fig. 41 eine schematische Darstellung einer weiteren Absorberein¬ richtung für den Wärmeversorgungsteil einer Anlage gemäß der Erfindung;41 shows a schematic illustration of a further absorber device for the heat supply part of a system according to the invention;
Fig. 41a eine Modifikation der Fig. 41;Fig. 41a shows a modification of Fig. 41;
Fig. 41b eine etwas genauere Darstellung der Einrichtung gemäß Fig. 41a; Fig. 41c eine Modifikation der Fig. 41b;41b shows a somewhat more precise illustration of the device according to FIG. 41a; 41c shows a modification of FIG. 41b;
Fig. 41d bis 41g schematische Darstellungen, die zeigt, wie bestimm¬ te Austauscheinheiten der Einrichtungen gemäß Fig. 41b und 41c konstruiert sein können;41d to 41g are schematic representations which show how certain exchange units of the devices according to FIGS. 41b and 41c can be constructed;
Fig. 41h eine Modifikation der Fig. 41c;41h shows a modification of FIG. 41c;
Fig. 41i ein Dampfdruckdiagramm für die Einrichtungen gemäß Fig. 41b und 41c;41i shows a vapor pressure diagram for the devices according to FIGS. 41b and 41c;
Fig. 42 ein Schema eines weiteren Wärmeversorgungsteiles;42 is a diagram of another heat supply part;
Fig. 43 ein Schema eines Wärmeversorgungsteiles, der eine zweistu¬ fige Wärmepumpe und einen zweistufige Wärmepumpe und einen zweistufigen Wärmetransformator mit jeweils nur einem ein-* zigen Arbeitsfluidkreis enthält;FIG. 43 is a diagram of a heat supply part, including a heat pump and a two-stage zweistu¬-stage heat pump and a two-stage heat transformer with only a single-* Zigen working fluid circuit;
Fig. 43a eine genauere Darstellung der Einrichtung gemäß Fig. 43;43a shows a more precise illustration of the device according to FIG. 43;
Fig. 43b ein Dampfdruckdiagramm zu Fig. 43a;43b shows a vapor pressure diagram for FIG. 43a;
Fig. 43c eine andere Möglichkeit der Realisierung der Einrichtung gemäß Fig. 43;43c shows another possibility of realizing the device according to FIG. 43;
Fig. 43d eine Modifikation eines Teiles der Einrichtung gemäß Fig. 43a;43d shows a modification of a part of the device according to FIG. 43a;
Fig. 44 bis 62 Schemata weiterer Absorbereinrichtungen, die jeweils eine Kombination einer Wärmepumpe und eines Wärmetransforma¬ tors enthalten;44 to 62 show diagrams of further absorber devices, each containing a combination of a heat pump and a heat transformer;
Fig. 63 und Fig. 63a ein Schema einer weiteren Ausführungsform bzw. das zugehörige Dampfdruckdiagramm; Fig. 64 bis 71 weitere schematische Darstellungen von Ausführungs¬ formen des Wärmeversorgungstei Les einer Anlage gemäß der Erfindung,63 and 63a show a diagram of a further embodiment and the associated vapor pressure diagram; 64 to 71 further schematic representations of embodiments of the heat supply part of a plant according to the invention,
Fig. 72 bis 94 Ausführungsformen des Wärmeversorgungsteiles einer Anlage gemäß der Erfindung, der zusätzlich einen Kompressor enthält;72 to 94 embodiments of the heat supply part of a plant according to the invention, which additionally contains a compressor;
Fig. 95 und 96 Schemata einer zweistufigen Wärmepumpe bzw. eines zweistufigen Wärmetransformators mit besonders vorteilhaften Wärmetauscheranordnungen.95 and 96 show schemes of a two-stage heat pump or a two-stage heat transformer with particularly advantageous heat exchanger arrangements.
Anhand der Figuren 1a und 1b seien als erstes das der Erfindung zugrundeliegende Problem, dessen Lösung und der durch diese erzielte überraschende Vorteil erläutert.The problem underlying the invention, its solution and the surprising advantage achieved by this are first explained with reference to FIGS. 1a and 1b.
Fig. 1a zeigt schematisch eine Anlage mit einem Prozeßteil PRT und einem zur wirtschaftlichen Wärmeversorgung des Prozeßteils dienenden Wärmeversorgungsteil WVT. Der Prozeßteil benötigt zum Betrieb Wärmeenergie Q, die zum Teil im Prozeß verbraucht, zum Teil durch unvermeidliche Verluste, z. B. infolge unvollkommener Wärmeisola¬ tion, verloren geht und zum Teil als Abwärme ("Ausgangswärme") des Prozesses, insbesondere in Form von latenter oder spezifischer Wärme im Prozeßprodukt erscheint. Für sich alleine betrachtet benötigt der Prozeßteil PRT also, wie in Fig. 1a schematisch dargestellt ist, Eingangswärme Q, und er gibt Ausgangswärme Qn sowie Wärme Q.., die als Verlustwärme bezeichnet werden soll und die erwähnten Verluste sowie die vom Prozeßgut mitgeführte und nicht als Q_ wiedergewinnba¬ re Wärme umfaßt. Da die Ausgangswärme Qn im allgemeinen eine relativ hohe Temperatur hat, kann sie aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht einfach verworfen (z. B. an die Umgebung abgeführt) werden.FIG. 1 a shows schematically a plant with a process part PRT and a heat supply part WVT serving for the economical heat supply of the process part. The process part requires thermal energy Q for operation, which partly consumes in the process, partly due to unavoidable losses, e.g. B. due to imperfect heat insulation, is lost and appears in part as waste heat ("initial heat") of the process, in particular in the form of latent or specific heat in the process product. Taken alone, the process part PRT, as shown schematically in FIG. 1a, requires input heat Q, and it gives output heat Q n and heat Q .. which should be referred to as heat loss and the losses mentioned and those carried by the process material and not included as Q_ recoverable heat. Since the initial heat Q n generally has a relatively high temperature, it cannot simply be discarded (for example to the environment) for reasons of economy.
Gemäß der oben erwähnten US-A-44 02 795 kann man nun die gesamte Ausgangswärme Q- einem Wärmetransformator WT zuführen. Die demAccording to the US-A-44 02 795 mentioned above, the entire output heat Q- can now be fed to a heat transformer WT. The one
TT
Wärmetransformator WT zugeführte Eingangswärme ist mit G bezeich- net, sie soll gleich der ganzen verfügbaren Prozeßausgangswärme Qn sein, da dann die gesamte Ausgangswärme des Prozesses genutzt und die maximale Wärmerückgewinnung gewährleistet ist. Der Wärmetransformator WT ist so ausgelegt, daß er einerseits Ausgangs¬ wärme Q? einer so hohen Temperatur liefert, daß sie als Prozeßein¬ gangswärme verwendet und dementsprechend Q, entsprechend verringert werden kann. Rechnet man einen typischen Fall mit Lithiumbromid/Was- ser als Arbeitsmittelsystem des Wärmetransformators durch, wobei als Wirkungsgrad (Eingangswärme/Ausgangwärme) des Wärme¬ transformators der realistische Wert 0,48 angenommen werden soll, die Verluste Q = 0 gesetzt werden sollen, so erhält man eine Energieeinsparung von 48%, wie in Fig. 1b auf der linken Ordinatenachse angegeben ist.Heat transformer WT input heat is denoted by G net, it should be equal to the total available process output heat Q n , since then the entire output heat of the process is used and the maximum heat recovery is guaranteed. The heat transformer WT is designed so that on the one hand it produces output heat Q ? provides such a high temperature that it can be used as process input heat and accordingly Q, can be reduced accordingly. If one calculates a typical case with lithium bromide / water as the working medium system of the heat transformer, the realistic value 0.48 should be assumed as the efficiency (input heat / output heat) of the heat transformer and the losses Q = 0 should be set there is an energy saving of 48%, as indicated in Fig. 1b on the left ordinate axis.
Verwendet man nur eine Wärmepumpe WP, wie es aus der US-A-43 50 571 bekannt ist, so kann man die ganze Eingangsenergie, die derIf you only use a heat pump WP, as is known from US-A-43 50 571, you can use all of the input energy
Prozeßteil benötigt, mittels der Wärmepumpe zuführen, so daß man entsprechend weniger hochwertige Betriebsenergie braucht. p Die Wärmepumpe benötigt hochwertige Eingangsenergie Q, , sieProcess part needed to supply by means of the heat pump, so that accordingly less high-quality operating energy is required. p The heat pump requires high-quality input energy Q,
P nimmt ferner einen Teil G der Ausgangswärme Qn des Prozesses auf und liefert dafür an den Prozeßteil PRT die gesamte Eingangswärme, die der Prozeßteil benötigt. Diese von der Wärmepumpe abgegebene undP also absorbs part G of the output heat Q n of the process and supplies the process part PRT with the entire input heat that the process part requires. This is given off by the heat pump and
P dem Prozeßteil zugeführte Eingangswärme ist in Fig. 1a mit Q_ bezeichnet und ist mengenmäßig gleich Q. Rechnet man nun die Verhältnisse bei ausschließlicher Verwendung einer mit LiBr/F O arbeitenden Wärmepumpe WP durch, für deren Wirkungsgrad man realistisch 1,70 annehmen kann, so ergibt sich eine Energieeinspa¬ rung von 41 %, wie in Fig. 1b auf der rechten Ordinatenachse aufgetragen ist.P the input heat supplied to the process part is designated Q_ in FIG. 1a and is equal to Q in quantity. If one then calculates the conditions when exclusively using a heat pump WP working with LiBr / FO, for the efficiency of which one can realistically assume 1.70, the result is there is an energy saving of 41%, as plotted on the right ordinate axis in FIG. 1b.
Wenn man nun im Wärmeversorgungsteil WVT eine Kombination eines Wärmetransformator WT mit einer Wärmepumpe WP verwendet, so ist eigentlich zu erwarten, daß sich irgendein Energieeinsparungsgrad zwischen 48% und 41% ergibt, wie in Fig. 1b durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Wärmepumpe und der Wärmetransformator sind bei gleichzeitiger Verwendung im Wärmeversorgungsteil WVT ja nicht unabhängig voneinander, da sie sich in die Ausgangswärme Q« des Prozeßteils teilen müssen. Wenn außer dem Wärmetransformator WT zusätzlich noch eine Wärmepumpe WP im Wärmeversorgungsteil WVT vorhanden ist, muß man also die Eingangswärmeenergie GL desIf one now uses a combination of a heat transformer WT with a heat pump WP in the heat supply part WVT, it can actually be expected that there will be some degree of energy saving between 48% and 41%, as shown in FIG. 1b by the dashed line Line is shown. The heat pump and the heat transformer are not independent of one another when used simultaneously in the heat supply part WVT, since they have to divide into the output heat Q «of the process part. If, in addition to the heat transformer WT, there is also a heat pump WP in the heat supply part WVT, the input thermal energy GL of
P Wärmetransformators zu Gunsten der Eingangswärmeenergie GL derP heat transformer in favor of the input thermal energy GL
Wärmepumpe verringern, da voraussetzungsgemäßReduce the heat pump as required
Q + QιP = Q0 Q + Q ι P = Q 0
sein muß. Man zapft also Eingangwärme vom Wärmetransformator, der einen theoretischen Energieeinsparungsgrad von 48% ermöglicht, zu Gunsten der Wärmepumpe, die einen theoretischen Energieeinsparungs¬ grad von nur 41% ermöglicht, ab.have to be. So input heat is drawn from the heat transformer, which enables a theoretical degree of energy saving of 48%, in favor of the heat pump, which enables a theoretical degree of energy saving of only 41%.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß der WirkungsgradSurprisingly, it has now been shown that the efficiency
P T bei von 0 zunehmendem Verhältnis von GL /GL nicht absinkt, sondern zunächst bis zu einem Maximum von 62% ansteigt und erst dann auf den niedrigeren Wert von 41% absinkt. Dieser überraschende Effekt, der sich in einem unten anhand der Fig. 2 erläuterten synergistischen "Verstärkungsfaktor" äußert, ist darauf zurückzuführen, daß die vom Wärmetransformator WT in der Temperatur hochtransformierte Wärme¬ energie GL den Wärmekreislauf und damit auch den Wärmetransformator mehrmals durchläuft, da Wärmetransformator und Wärmepumpe zumindest über den Wärmestrom Q im Prozeßtei l miteinander gekoppelt sind. Der Wärmetransformator und die Wärmepumpe können auch wärmemäßig direkt gekoppelt sein, wobei dann die Ausgangswärme des WärmetransformatorsP T does not decrease when the ratio of GL / GL increases from 0, but initially rises to a maximum of 62% and only then drops to the lower value of 41%. This surprising effect, which manifests itself in a synergistic "amplification factor" explained below with reference to FIG. 2, can be attributed to the fact that the heat energy GL, which is highly transformed in temperature by the heat transformer WT, passes through the heat cycle and thus also the heat transformer several times, since the heat transformer and the heat pump are coupled to one another at least via the heat flow Q in the process part. The heat transformer and the heat pump can also be thermally coupled directly, in which case the output heat of the heat transformer
PT teilweise oder ganz in Form von Wärmeenergie Q der Wärmepumpe direkt zugeführt wird. Wärmeversorgungsteile, bei denen die ganzePT is partially or completely supplied in the form of thermal energy Q directly to the heat pump. Heat supply parts where the whole
Ausgangswärme des Wärmetransformators der Wärmepumpe zugeführt wird,Output heat of the heat transformer is supplied to the heat pump,
P T also GL und GL beide gleich null sind, sind in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt. Die oben geschilderten Verhältnisse gelten auch, wenn die Verlust¬ wärme Qy nicht gleich null ist. Nimmt man einen Verlustanteil von 15% an, so reduziert sich die Ausgangswärme des Prozeßteiles entsprechend und damit auch der maximale Energieeinsparungsgrad, der sich mit dem Wärmetransformator, erreichen läßt, er beträgt dann nur noch 41%. Bei Verwendung einer Kombination eines Wärmetransformators mit einer Wärmepumpe ergibt sich jedoch ein Maximum entsprechend einer Energieeinsparung von 56,5%. Bei einem Verlustanteil von 30% reduziert sich die mit dem Wärmetransformator allein erzielbare Einsparung der primären Betriebsenergie für den Prozeß auf 34%, trotzdem läßt sich durch die Kombination eines Wärmetransformators mit einer Wärmepumpe immer noch eine Energieeinsparung von 51% erzielen.PT, ie GL and GL are both zero, are shown in FIGS. 6, 7 and 8. The relationships described above also apply if the heat loss Q y is not equal to zero. Assuming a loss share of 15%, the output heat of the process part is reduced accordingly and thus the maximum degree of energy savings that can be achieved with the heat transformer, it is then only 41%. When using a combination of a heat transformer and a heat pump, however, there is a maximum corresponding to an energy saving of 56.5%. With a loss share of 30%, the saving of the primary operating energy for the process, which can be achieved with the heat transformer alone, is reduced to 34%, nevertheless, by combining a heat transformer with a heat pump, energy savings of 51% can still be achieved.
Ein erstes Beispiel, wie das anhand von Fig. 1a und 1b erläuterte Erfindungsprinzip realisiert werden kann, ist in Fig. 2 schema-tisch dargestellt. Der Wärmeversorgungsteil WVT enthält hier eine zwei¬ stufige Wärmepumpe in Kombination mit einem zweistufigen Wärmetrans¬ formator, die zusammen acht Austauscheinheiten enthalten, also nur zwei mehr als für einen zweistufigen Wärmetransformator der darge¬ stellten Art alleine, der sechs Austauscheinheiten benötigt, oder eine Wärmepumpe der dargestellten Art alleine, die ebenfalls sechs Austauscheinheiten benötigen würde, erforderlich sind.A first example of how the inventive principle explained with reference to FIGS. 1a and 1b can be realized is shown schematically in FIG. 2. The heat supply part WVT here contains a two-stage heat pump in combination with a two-stage heat transformer, which together contain eight exchange units, that is, only two more than for a two-stage heat transformer of the type shown which requires six exchange units alone, or a heat pump of the shown type alone, which would also need six exchange units, are required.
Der zweistufige Wärmepumpenteil WP der den Wärmeversorgungsteil WVT bildenden Absorbereinrichtung enthält sechs Austauscheinheiten A bis F, die zu einem einzigen Arbeitsmittelkreislauf zusammengeschaltet sind. Der Begriff "Austauscheinheit" ist in der obengenannten euro¬ päischen Patentanmeldung definiert, auch die Art der Darstellung in einem (In p) /(-1 /T)-Diagramm, die hier durchgehend verwendet wird, ist in dieser Veröffentlichung erläutert. Wärmemengeneinheiten, die einer Austauscheinheit zugeführt werden, sind in Fig. 2 durch einen auf die betreffende Austauscheinheit zeigenden Pfeil dargestellt; Wärmeeinheiten, die einer Austauscheinheit entnommen werden, sind durch einen von der betreffenden Austauscheinheit wegweisenden Pfeil bezeichnet. Der als Austreiber arbeitenden Austauscheinheit A des Wärmepumpen¬ teils wird eine Einheit Wärmeenergie (im folgenden kurz "Wärme") relativ hoher Temperatur T, zugeführt. (Wenn hier und im folgenden von "Temperatur" gesprochen wird, sind im allgemeinen Temperaturbe¬ reiche gemeint). In der als Kondensator arbeitenden Austauscheinheit B wird eine Wärmeeinheit bei einer niedrigeren Temperatur T? frei. Die dritte Austauscheinheit C arbeitet als Verdampfer und nimmt eine Einheit Wärme auf. In der vierten Austauscheinheit D, die als Absorber arbeitet, wird wieder eine Wärmeeinheit bei der Temperatur T_ frei. Der Austauscheinheit E, die als zweiter Verdampfer (Desorber) arbeitet, muß wiederum eine Wärmeeinheit bei der Tempera¬ tur T. zugeführt werden. In der sechsten Austauscheinheit F, die als zweiter Absorber arbeitet, wird wiederum eine Wärmeeinheit bei der Temperatur T. frei. Bei der obigen und der folgenden Beschreibung sind die in der Praxis unvermeidlichen Verluste vernachlässigt, am Prinzip ändert sich dadurch jedoch nichts.The two-stage heat pump part WP of the absorber device forming the heat supply part WVT contains six exchange units A to F which are connected to form a single working medium circuit. The term "exchange unit" is defined in the above-mentioned European patent application, and the type of representation in an (In p) / (- 1 / T) diagram, which is used throughout, is explained in this publication. Heat quantity units that are supplied to an exchange unit are shown in FIG. 2 by an arrow pointing to the exchange unit in question; Heating units that are removed from an exchange unit are identified by an arrow pointing away from the exchange unit in question. A unit of thermal energy (hereinafter referred to as "heat") of a relatively high temperature T is supplied to the exchange unit A of the heat pump part operating as the expeller. (When the term "temperature" is used here and below, temperature ranges are generally meant). In the exchange unit B operating as a condenser, a heating unit is heated at a lower temperature T ? free. The third exchange unit C works as an evaporator and absorbs one unit of heat. In the fourth exchange unit D, which works as an absorber, a heating unit is released again at the temperature T_. The exchange unit E, which works as a second evaporator ( desorber), must in turn be supplied with a heating unit at the temperature T. In the sixth exchange unit F, which works as a second absorber, a heating unit is again released at the temperature T. In the above and the following description, the losses which are inevitable in practice are neglected, but this does not change the principle.
Der Wärmepumpenteil ist mit einem zweistufigen Wärme¬ transformatorteil WT kombiniert, der die Austauscheinheiten C bis H enthält und die vier Austauscheinheiten C bis F mit dem Wärmepumpen¬ teil gemeinsam hat. G arbeitet als Kondensator und H als Austreiber (Desorber). Die sich durch die Kombination ergebende Absorberein¬ richtung ist mit dem Prozeßteil PRT gekoppelt, der Eingangswärme der Temperatur T_ benötigt und Ausgangswärme der Temperatur T. abgibt. Der Austauscheinheit A der Wärmepumpe WP wird eine Wärmeeinheit der Temperatur T, von einer äußeren Wärmeversorgung oder Betriebswärme¬ quelle WQ zugeführt.The heat pump part is combined with a two-stage heat transformer part WT, which contains the exchange units C to H and which has the four exchange units C to F in common with the heat pump part. G works as a capacitor and H as an expeller (desorber). The absorber device resulting from the combination is coupled to the process part PRT, which requires input heat of temperature T_ and emits output heat of temperature T. A heat unit of temperature T is supplied to the exchange unit A of the heat pump WP from an external heat supply or operating heat source WQ.
Die zweistufige Wärmepumpe A - F liefert drei Einheiten Wärme an den Prozeß, kann jedoch vom Prozeß nur zwei Wärmeeinheiten aufnehmen. Die dritte Einheit der vom Prozeß abgegebenen Wärme steht also zum Antrieb des Wärmetransformators zur Verfügung, der dann 1 ru_ Wärme¬ einheiten der Temperatur T? an den Prozeß liefert, wobei rω_ der Wirkungsgrad des Wärmetransformators ist, der bekanntlich einen Wert kleiner als 1 hat. Man erwartet daher einen Gesamtwirkungsgrad r*The two-stage heat pump A - F supplies three units of heat to the process, but can only absorb two heat units from the process. The third unit of the heat given off by the process is thus available for driving the heat transformer, which then 1 r u _ heat units of temperature T ? delivers to the process, where r ω _ is the efficiency of the heat transformer, which is known to be a value has less than 1. An overall efficiency r * is therefore expected.
r* = Q(T2)/Q(T3) = rwp+r,r * = Q (T 2 ) / Q (T 3 ) = r wp + r ,
wobei rωp der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ist. überraschenderweise ist der tatsächlich erzielbare Wirkungsgrad r** wesentlich größer, und zwar aus folgenden Gründen: Die vom Wärmetransformator WT bei T? gelieferte Wärmemenge 1 r durchläuft den Prozeß und steht dann als zusätzliche Antriebswärme des Wärmetransformators zur Verfügung.where r ωp is the efficiency of the heat pump. Surprisingly, the efficiency r ** that can actually be achieved is considerably greater, for the following reasons: The heat transformer WT at T ? delivered heat quantity 1 r passes through the process and is then available as additional drive heat of the heat transformer.
Nach erneutem Durchlaufen des Prozesses steht eine weitereAfter going through the process again, there is another
2 zusätzliche Wärmemenge des Betrages 1 rw_r = rω_ zur Verfügung usw. Summiert man diese zusätzlichen Beträge2 additional amounts of heat of the amount 1 r w _r = r ω _ available etc. If these additional amounts are added up
, 2 3 4 rΓWT ΓWT ΓWT —, 2 3 4 rΓ WT Γ WT Γ WT -
auf, so erhält man r/(1-ru_), was um den "Verstärkungsfaktor 1/(1-ru_) größer ist als der .zu erwartende Beitrag ru des Wärmetransformators., we get r / (1-r u _), which is greater by the "gain factor 1 / ( 1-r u _) than the expected contribution r u of the heat transformer.
Der Gesamtwirkungsgrad r** des Wärmeversorgungsteils ist also tatsächlich r** = r + r /(1-r ) P WT WTThe overall efficiency r ** of the heat supply part is therefore actually r ** = r + r / (1-r) P WT WT
Bei Fig. 2 ist der theoretische Wirkungsgrad r = 2/3, so daß der Verstärkungsfaktor für den Beitrag des Wärmetransformators gleich 3 ist. Dieses Prinzip gilt allgemein für die Kombination einer Wärmepumpe und eines Wärmetransformators, die über einen Prozeß gekoppelt sind. Der Prozeß erhält also mehr Eingangswärme und liefert daher auch mehr Ausgangswärme, so daß also theoretisch mit einer primären Wärmeeinheit der Temperatur T, fünf Wärmeeinheiten der Temperatur T_ erzeugt werden können. In der Praxis sind diese idealen Verhältnisse selbstverständlich nicht zu realisieren, aberIn Fig. 2, the theoretical efficiency r = 2/3, so that the gain factor for the contribution of the heat transformer is equal to 3. This principle applies in general to the combination of a heat pump and a heat transformer, which are coupled via a process. The process thus receives more input heat and therefore also delivers more output heat, so that theoretically, with one primary heating unit of temperature T, five heating units of temperature T_ can be generated. In practice, these ideal relationships cannot be realized, of course, but
W rkungsgrade (Verhältnis der von Prozeß benötigten Eingangwärme QEfficiency ( ratio of the input heat required by the process Q
P (Fig. 1a) zu der tatsächlich benötigten Betriebs'wärme Q, ) von etwa 3,8 bis 4,1 und mehr sind auch in der Praxis zu erreichen. Die letztliche Abwärme wird in der als Kondensator arbeitenden Austauscheinheit G des Wärmetransformators bei einer gewünschten niedrigen Temperatur Tn frei und wird von einer Wärmesenke WS, wie der Umgebungsluft, Kühlwasser oder dergleichen aufgenommen. Beson¬ ders vorteilhaft ist es, wenn die Abwärme zur Vorwärmung des Prozeßgutes verwendet wird.P (Fig. 1a)) are from about 3.8 to 4.1 to even more to reach 'heat to the actually required operation Q in practice. The final waste heat is released in the exchange unit G of the heat transformer operating as a condenser at a desired low temperature T n and is absorbed by a heat sink WS such as the ambient air, cooling water or the like. It is particularly advantageous if the waste heat is used to preheat the process material.
überraschenderweise findet man weiterhin, daß der hohe Wirkungsgrad nicht mit entsprechend erhöhten Investitionen erkauft werden muß. Es läßt sich vielmehr sogar das Gegenteil erreichen. Nimmt man als grobes Maß für den Investitionsaufwand das Verhältnis der Größe der Wärmetauscherflächen in den Austauscheinheiten zur Anzahl der der Anlage zugeführte Eingangswärmeeinheiten und nimmt man an, daß die Größe der Wärmetauscherflächen etwa proportional der Summe der Absolutwerte der in allen Wärmetauschereinheiten des Wärmeversor¬ gungsteils umgesetzten Wärmemengen ist, so ergibt sich für einen einstufigen Wärmetransformator das Verhältnis 4:1 = 4,0, während das betreffende 'Verhältnis für die Anlage gemäß Fig. 2 gleich 12:5 = 2,4 beträgt, also 40% niedriger als beim einstufigen Wärmetransformator ist. Für reale Wirkungsgrade bei Verwendung des Arbeitsmittelsystems LiBr/H-0 betragen die jeweiligen Verhältnisse 4,4 bzw. 2,6. Die größere Komplexität der Konfiguration gemäß Fig. 2 wird also durch die kleineren Wärmetauscherflächen mehr als aufgewogen.Surprisingly, it is still found that the high efficiency does not have to be bought with correspondingly increased investments. On the contrary, the opposite can be achieved. If one takes as a rough measure of the investment, the ratio of the size of the heat exchanger surfaces in the exchange units to the number of input heat units supplied to the system and one assumes that the size of the heat exchanger surfaces is approximately proportional to the sum of the absolute values of the heat quantities converted in all heat exchanger units of the heat supply part is the result for a single-stage heat transformer, the ratio 4: 1 = 4.0, while the question 'ratio for the system of Figure 2 are identical. 12: 5 = 2.4 is, therefore 40% lower than the single-stage heat transformer is . For real efficiencies when using the LiBr / H-0 working fluid system, the respective ratios are 4.4 and 2.6 respectively. The greater complexity of the configuration according to FIG. 2 is therefore more than compensated for by the smaller heat exchanger surfaces.
Im folgenden ist durch die senkrechten Pfeile an den Austauschein¬ heiten nur qualitativ (und nicht quantitativ) dargestellt, ob einer Austauscheinheit Wärme zugeführt oder entnommen wird.In the following, the vertical arrows on the exchange units only show qualitatively (and not quantitatively) whether heat is supplied or removed from an exchange unit.
Das oben erläuterte Prinzip läßt sich in der verschiedensten Weise realisieren und man kann die Temperatur T, der primären Betriebswär¬ me, die Temperatur 1- der dem Prozeß zugeführten Eingangswärme, die Temperatur 1. der vom Prozeß abzuführenden Wärme und die Temperatur Tg der letztlichen Abwärme und damit die Abstände zwischen diesen Temperaturen praktisch beliebig wählen, wie im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen gezeigt werden soll. Dabei gilt aus thermo- dynamischen Gründen immer, daß der Wirkungsgrad um so höher ist, je größer die Differenz T,-Tn und je kleiner die Differenz T--T,. ist. Die primäre Betriebsenergie läßt sich auch ganz oder teilweise in Form von mechanischer Arbeit W über mindestens einen Kompressor zuführen, wie anhand der Fig. 73 bis 96 erläutert werden wird.The principle explained above can be implemented in a wide variety of ways, and the temperature T, the primary operating heat, the temperature 1 - of the input heat supplied to the process, the temperature 1. Of the heat to be removed from the process and the temperature Tg of the final waste heat and thus choose the distances between these temperatures practically arbitrarily, as in the following using Embodiments should be shown. For thermodynamic reasons it always applies that the greater the difference T, -T n and the smaller the difference T - T, the higher the efficiency. is. The primary operating energy can also be supplied in whole or in part in the form of mechanical work W via at least one compressor, as will be explained with reference to FIGS. 73 to 96.
In den folgenden Figuren ist jeweils nur der Wärmeversorgungsteil der Anlage dargestellt; die Quelle WQ für die primäre Betriebswärme der Temperatur T, bzw. die mechanische Arbeit W, der Prozeßteil, dem Eingangswärme der Temperatur T_ zugeführt wird und der Ausgangswärme der Temperatur J. abgibt sowie die Wärmesenke WS, die die Abwärme der Temperatur Tn aufnimmt, sind zur Vereinfachung weggelassen. Wie in der obengenannten europäischen Patentschrift erläutert ist, kreist das Arbeitsmittel bei der hier gewählten Darstellung in einer Wärmepumpe in Gegenuhrzeigerrichtung und in einem Wärmetransformator in Uhrzeigerrichtung; die Funktion der verschiedenen - Tei le der Absorbereinrichtungen ist in den Schemata dementsprechend dur-ch einen gebogenen Pfeil dargestellt.In the following figures, only the heat supply part of the system is shown; the source WQ for the primary operating heat of the temperature T, or the mechanical work W, the process part, the input heat of the temperature T_ is supplied and the output heat of the temperature J. and the heat sink WS, which absorbs the waste heat of the temperature T n , are omitted for simplification. As explained in the above-mentioned European patent specification, the working medium in the representation chosen here circles in a heat pump in the counterclockwise direction and in a heat transformer in the clockwise direction; the function of the various parts of the absorber devices is accordingly shown in the diagrams by a curved arrow.
Fig. 3 zeigt eine einfache Ausführungsform eines Wärme¬ versorgungsteils, der einen einstufigen Wärmepumpenteil WP und einen einstufigen Wärmetransformatorteil WT mit insgesamt sechs Austausch¬ einheiten A bis F enthält. Der Wärmetransformatorteil und der Wärmepumpenteil haben zwei Austauscheinheiten, die Austauscheinhei¬ ten C und D, gemeinsam. Die Austauscheinheit A, die als Austreiber arbeitet, wird mit primärer Betriebswärme der Temperatur T, ge¬ speist. Wärme der Temperatur T? für die Speisung des nicht dargestellten Prozesses wird aus den Austauscheinheiten B und D durch Wärmetauscher entnommen. Die Austauscheinheiten C und F nehmen Wärme der Temperatur J. vom Prozeß über Wärmetauscher auf und die letztliche Abwärme entsteht in der Austauscheinheit E bei der Temperatur T-. Die in Fig. 3 dargestellte Wärmepumpen-Wärmetransforma- tor-Kombination kann so abgewandelt werden, daß sie an den Prozeß Eingangswärme mehrerer unterschiedlicher Temperaturen zu liefern und vom Prozeß Ausgangswärme mehrerer unterschiedlicher Temperaturen aufzunehmen vermag. Dies ist beispielsweise in Fig. 4 dargestellt, die sich von Fig. 3 nur dadurch unterscheidet, daß die Austauschein¬ heiten A, B, C, D jeweils bei höheren Temperaturen arbeiten als bei Fig. 3, so daß die Temperaturen von B und D bzw. C und F nicht mehr zusammenfallen. Die Einrichtung gemäß Fig. 4 liefert an den nicht dargestellten Prozeß also Eingangswärme der Temperaturen T_ und T,. und nimmt vom Prozeß Ausgangswärme der Temperaturen T. und T., auf. Auch die anderen Ausführungsbeispiele, die im folgenden beschrieben werden, können in entsprechender Weise abgewandelt werden.3 shows a simple embodiment of a heat supply part which contains a single-stage heat pump part WP and a single-stage heat transformer part WT with a total of six exchange units A to F. The heat transformer part and the heat pump part have two exchange units, the exchange units C and D, in common. The exchange unit A, which works as an expeller, is fed with primary operating heat of the temperature T. Heat of temperature T ? for feeding the process, not shown, is taken from the exchange units B and D by heat exchangers. The exchange units C and F absorb heat of the temperature J. from the process via heat exchangers and the ultimate waste heat arises in the exchange unit E at the temperature T-. The heat pump-heat transformer combination shown in FIG. 3 can be modified such that it can supply input heat of several different temperatures to the process and can absorb output heat of several different temperatures from the process. This is shown, for example, in FIG. 4, which differs from FIG. 3 only in that the exchange units A, B, C, D each operate at higher temperatures than in FIG. 3, so that the temperatures of B and D or C and F no longer coincide. 4 supplies the process, not shown, with input heat of temperatures T_ and T ,. and absorbs heat from the process at temperatures T. and T. The other exemplary embodiments which are described below can also be modified in a corresponding manner.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das ebenfalls sechs Austausch¬ einheiten enthält, die eine Kombination aus einer einstufigen Wärmepumpe und einem einstufigen Wärmetransformator bilden. Während die Austauscheinheiten gemäß Fig. 3 und 4 paarweise auf drei Druckniveaus verteilt sind, sind bei Fig. 5 nur zwei Druckniveaus vorgesehen, die jeweils drei Austauscheinheiten enthalten.5 shows an exemplary embodiment which also contains six exchange units which form a combination of a single-stage heat pump and a single-stage heat transformer. 3 and 4 are distributed in pairs over three pressure levels, in FIG. 5 only two pressure levels are provided, each containing three exchange units.
Die in den Figuren 6 bis 10 dargestellten Ausführungsformen des Wärmeversorgungsteiles einer Anlage gemäß der Erfindung zeichnen sich durch einen relativ großen Abstand zwischen T_ und T. und gleichzeitig einen relativ hohen Wirkungsgrad aus. Sie enthalten nur sechs Austauscheinheiten.The embodiments of the heat supply part of a system according to the invention shown in FIGS. 6 to 10 are distinguished by a relatively large distance between T_ and T. and at the same time a relatively high efficiency. They only contain six exchange units.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 6, 7 und 8 bilden die Austauscheinheiten einen einzigen Arbeitsfluidkreislauf. Diese Aus¬ führungsformen entsprechen dem anhand von Fig. 1a erwähnten Fall, daß der Wärmetransformator seine ganze Ausgangswärme an die Wärme-6, 7 and 8, the exchange units form a single working fluid circuit. These embodiments correspond to the case mentioned with reference to FIG. 1a that the heat transformer transfers all of its initial heat to the heat source.
T P pumpe liefert, d.h. also, daß GL und GL beide gleich null sind. Die Ausführungsformen gemäß Fig. 7 und 8 unterscheiden sich voneinander in erster Linie durch die Druckbereiche, in denen die verschiedenen Austauscheinheiten arbeiten.TP pump delivers, meaning that GL and GL are both zero. The embodiments according to FIGS. 7 and 8 differ from one another primarily by the pressure ranges in which the different exchange units work.
Die Figuren 9 und 10 zeigen Ausführungsformen für den Wärmeversor¬ gungsteil einer Anlage gemäß der Erfindung, die sechs Austauschein¬ heiten enthalten, von denen zwei im Wärmeaustausch miteinander stehen, was durch einen welligen Pfeil angedeutet ist. Diese Austauscheinheiten, die in einem Temperaturbereich zwischen T_ und T-, arbeiten, brauchen also nicht im Wärmeaustausch mit dem zugehörigen Prozeßteil zu stehen. Bei den Ausführungsfor¬ men gemäß Fig. 9 und 10 lassen sich die Temperaturniveaus sehr leicht an die durch den Prozeßteil vorgegebenen Verhältnisse anpassen.FIGS. 9 and 10 show embodiments for the heat supply part of a system according to the invention, which contain six exchange units, two of which are in heat exchange with one another, which is indicated by a wavy arrow. These exchange units, which operate in a temperature range between T_ and T-, do not need to be in heat exchange with the associated process part. In the embodiments according to FIGS. 9 and 10, the temperature levels can be very easily adapted to the conditions specified by the process part.
Fig. 9a zeigt, w e die in Fig. 9 schematisch dargestellte Absor.ber- einrichtung praktisch realisiert werden kann. Die Austauscheiήheiten A bis E sind in beiden Figuren mit den gleichen Großbuchstaben bezeichnet. Es sei hier und auch bei den folgenden Ausführungsbei- spielen, die genauer beschrieben werden, beispielsweise angenommen, daß die Einrichtung mit dem bewährten Arbeitsmittelsystem Lithium- bromid/Wasser arbeitet.FIG. 9a shows how the absorber device shown schematically in FIG. 9 can be practically implemented. The exchange units A to E are designated with the same capital letters in both figures. Here and also in the following exemplary embodiments, which are described in more detail, it is assumed, for example, that the device works with the proven working fluid system lithium bromide / water.
Der als Austreiber arbeitenden Austauscheinheit A wird primäre Betriebswärme, z.B. in Form von Frischdampf, über einen Wärmetau¬ scher 10 zugeführt. Der Austreiber enthält eine relativ wasserreiche Lithiumbromidlösung, aus der durch die zugeführte Wärme Wasser verdampft wird, welches durch eine Arbeitsmittelgasleitung 12 zum Kondensator B strömt, von dem aus das kondensierte Arbeitsfluid (Wasser) durch eine Leitung 14, zu der als Verdampfer arbeitenden Austauscheinheit E gelangt, welche einen Wärmeaustauscher 16 zur Zuführung der Prozeß-Ausgangswärme enthält. Das verdampfte Wasser wird im Absorber F absorbiert, von dem aus die Absorptionswärme über einen Wärmetauscher 18 dem Prozeß als Eingangswärme zugeführt wird. Der Absorber F ist über eine Lösungsleitung 20, welche eine Pumpe 22 sowie einen Wärmetauscher 24 enhält und verhältnismäßig wasserreiche Lithiumbromidlosung führt, mit dem Austreiber A verbunden. Der Austreiber A ist über eine Leitung 26, die verhältnismäßig wasser¬ arme Lithiumbromidleitung führt, eine Drossel 27 enthält und durch den Wärmetauscher 24 geht, mit einem im Absorber F angeordneten Sprühkopf verbunden. Vom Absorber F wird die verhältnismäßig wasserreiche Lithiumbromidlosung über eine Leitung 28, die durch einen Wärmetauscher 30 geht und eine Drossel 31 enthält, in die als Verdampfer arbeitende Austauscheinheit C geleitet, in der der Kondensator B angeordnet ist, so daß zwischen den Austauscheinheiten B und C ein Wärmetausch stattfindet. Das in C verdampfte Wasser wird im Kondensator D kondensiert und die dort bei niedriger Temperatur anfallende Abwärme wird durch einen Wärmetauscher 32 und, z. B. einen Kühlturm (nicht dargestellt) abgeführt.The exchange unit A working as the expeller is supplied with primary operating heat, for example in the form of live steam, via a heat exchanger 10. The expeller contains a relatively water-rich lithium bromide solution, from which water is evaporated by the supplied heat, which flows through a working gas line 12 to the condenser B, from which the condensed working fluid ( water ) passes through a line 14 to the exchange unit E working as an evaporator , which contains a heat exchanger 16 for supplying the process output heat. The evaporated water is absorbed in the absorber F, from which the heat of absorption over a heat exchanger 18 is fed to the process as input heat. The absorber F is connected to the expeller A via a solution line 20 which contains a pump 22 and a heat exchanger 24 and which carries relatively water-rich lithium bromide solution. The expeller A is connected to a spray head arranged in the absorber F via a line 26 which carries a relatively low-water lithium bromide line, contains a throttle 27 and passes through the heat exchanger 24. From the absorber F, the relatively water-rich lithium bromide solution is passed via a line 28, which passes through a heat exchanger 30 and contains a throttle 31, into the exchange unit C working as an evaporator, in which the condenser B is arranged, so that between the exchange units B and C a heat exchange takes place. The water evaporated in C is condensed in the condenser D and the waste heat accumulating there at low temperature is passed through a heat exchanger 32 and, for. B. removed a cooling tower (not shown).
Die 'Drosseln 15, 27 und 31 können auch durch die Leitung selbst gebildet werden. Dies gilt auch für die anderen Ausfüh¬ rungsbeispiele.The 'chokes 15, 27 and 31 can also be formed by the line itself. This also applies to the other exemplary embodiments.
Das kondensierte Wasser wird von D durch eine Leitung 34, die eine Pumpe 36 enthält, einem im Verdampfer E angeordneten Sprühkopf 40 zugeführt. Die Austauscheinheit E kann eine Rezi rkulationsvorrich- tung mit einer Pumpe 38 enthalten, um das in ihr enthaltene Wasser über den Sprühkopf 40 umzuwälzen. Die relativ wasserarme Lösung aus dem Verdampfer C wird über eine Leitung 42, die eine Pumpe 44 enthält, in den Absorber F zurückgeführt.The condensed water is fed from D through a line 34, which contains a pump 36, to a spray head 40 arranged in the evaporator E. The exchange unit E can contain a recirculation device with a pump 38 in order to circulate the water contained therein via the spray head 40. The relatively low-water solution from the evaporator C is returned to the absorber F via a line 42, which contains a pump 44.
Die Absorbereinrichtung gemäß Fig. 9a enthält also zwei Absorptions¬ mittel- oder Lösungskreisläufe mit den Leitungen 20 und 26 bzw. 28 und 42. Hierdurch kann erreicht werden, daß der Temperaturunter¬ schied zwischen der in die Austauscheinheit E eingespeisten Proze߬ ausgangswärme (Temperatur ca. 75 C) und der von der Austauscheinheit F dem Prozeß zugeführten Prozeßeingangswärme (Temperatur ca. 125 - 135°C) besonders groß wird. Man braucht in diesem Falle dann jedoch zwei Lösungspumpen, nämlich die Pumpen 22 und 44. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Leitung 42 nicht in die Austauschein¬ heit F, sondern über den Wärmetauscher 24 in die Austauscheinheit A zu führen. Die Lösungspumpe 22 kann dann entfallen.The absorber device according to FIG. 9a thus contains two absorption medium or solution circuits with the lines 20 and 26 or 28 and 42. In this way it can be achieved that the temperature difference between the process output heat fed into the exchange unit E (temperature approx .75 C) and the process input heat supplied by the exchange unit F (temperature approx. 125 - 135 ° C) becomes particularly large. In this case, however, two solution pumps are needed, namely the pumps 22 and 44. Another possibility is to not lead the line 42 into the exchange unit F, but via the heat exchanger 24 into the exchange unit A. The solution pump 22 can then be omitted.
Die Temperatur- und Druckverhältnisse bei Verwendung von zwei Lösungspumpen sind in dem Diagramm der Fig. 9b mit dicken Strichen dargestellt. Bei Verwendung von nur einer Lösungspumpe würde diese im Dampfdruckdiagramm an der gestrichelt gezeichneten, mit 44a bezeichneten Stelle arbeiten und die Dampfdruckkurve der Lösung in der Leitung 28 würde an der gestrichelten Stelle 28a in Fig. 9b liegen. Die einer H_0-Konzentration von 0,36 entspre- chendeDampfdrucklinie bei der die Pumpe 44 arbeitet, würde entfal¬ len, der Absorber F würde also im niedrigeren Temperaturbereich von ca. 116 - 125°C arbeiten.The temperature and pressure ratios when using two solution pumps are shown in thick lines in the diagram of FIG. 9b. If only one solution pump were used, this would work in the vapor pressure diagram at the position shown in dashed lines, designated 44a, and the vapor pressure curve of the solution in line 28 would be at the dashed position 28a in FIG. 9b. The vapor pressure line at which the pump 44 operates would correspond to an H_0 concentration of 0.36, and the absorber F would therefore operate in the lower temperature range of approximately 116-125 ° C.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des Wärmeversorgungsteiles, die einen zweistufigen Wärmepumpenteil WP und einen einstufigen Wärme¬ transformatorteil WT enthält.11 shows an embodiment of the heat supply part which contains a two-stage heat pump part WP and a one-stage heat transformer part WT.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform des Wärmeversorgungsteiles, die einen einstufigen Wärmepumpenteil WP und einen zweistufigen Wärme¬ transformatorteil WT enthält.12 shows an embodiment of the heat supply part which contains a one-stage heat pump part WP and a two-stage heat transformer part WT.
Die Figuren 13 bis 18 zeigen Ausführungsformen des Wärmeversorgungs¬ teiles einer Anlage, bei denen der Unterschied zwischen T-, und T.. relativ klein, der Wirkungsgrad dafür aber sehr hoch ist. Die Ausführungsform gemäß Fig. 13 weist die Stufenfolge (immer ausgehend von der Stufe, der die primäre Betπ'ebsenergie zugeführt wird) Wärmepumpe (WP) - Wärmepumpe (WP) - Wärmetransformator (WT) auf. Die Wärme wird bei relativ nahe an Tn liegenden Temperaturen T-, bzw. T1 an den Prozeßteil abgegeben bzw. von diesem aufgenommen. Der Unterschied zwischen T, und T_ ist dementsprechend groß. In der mit den höchsten Drücken und Temperaturen arbeitenden Wärmepumpenstufe sind zwei Austauscheinheiten wärmemäßig gekoppelt. Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 hat die gleiche Stufenfolge WP-WP-WT wie die Ausführungsform gemäß Fig. 13. Während die Austauscheinheiten der beiden Wärmepumpenstufen bei Fig. 13 in drei verschiedenen Druckniveaus arbeiten, arbeiten die Austauscheinheiten der Wärmepumpenstufen bei Fig. 15 in nur zwei Druckbereichen.FIGS. 13 to 18 show embodiments of the heat supply part of a system in which the difference between T- and T .. is relatively small, but the efficiency is very high. . The embodiment according to Figure 13, the sequence of steps (always starting from the stage, which is the primary Betπ 'ebsenergie supplied) heat pump (WP) - the heat pump (WP) - heat transformer (WT) on. The heat is given off to or taken up by the process part at temperatures T 1 or T 1 which are relatively close to T n . The difference between T and T_ is accordingly large. In the heat pump stage working with the highest pressures and temperatures, two exchange units are thermally coupled. The embodiment according to FIG. 15 has the same step sequence WP-WP-WT as the embodiment according to FIG. 13. While the exchange units of the two heat pump stages in FIG. 13 work in three different pressure levels, the exchange units of the heat pump stages in FIG. 15 work in only two pressure ranges.
Die Figuren 14 und 16 zeigen Ausführungsformen des Wärmeversorgungs¬ teiles einer Anlage gemäß der Erfindung mit der Stufenfolge WP-WT-WT. Hier liegen die Temperaturen T_ und T. nahe bei der Temperatur T, der primären Betriebswärme, die der Anlage zugeführt wird. Bei diesen Ausführungsformen sind zwei Austauscheinheiten der bei den niedrigeren Temperaturen arbeitenden Wärmetransformatorstufe wärmemäßig gekoppelt.FIGS. 14 and 16 show embodiments of the heat supply part of a system according to the invention with the step sequence WP-WT-WT. Here the temperatures T_ and T. are close to the temperature T, the primary operating heat that is supplied to the system. In these embodiments, two exchange units of the heat transformer stage operating at the lower temperatures are thermally coupled.
In Fig. 14a ist eine Anlage vereinfacht dargestellt, die einen Wärmeversorgungsteil des in Fig. -14 dargestellten Typs enthält und für die Destillation von Wasser, also beisp elsweise die Meerwasser¬ entsalzung ausgelegt ist. Die Austauscheinheiten haben die Form von Türmen, in denen die Fluide im wesentlichen in senkrechter Richtung strömen und die Flüssigkeit als dünner Film an den Oberflächen der Wärmetauscherelemente herabfließt. Die in den verschiedenen Aus¬ tauscheinheiten enthaltenen Wärmetauscherelemente können Rohrbündel enthalten, die unten unter Bezugnahme auf Fig. 41h erläutert werden wird. Fig. 14a ist der Einfachheit halber jeweils nur ein Rohr der jeweiligen Wärmetauscherrohrbündel dargestellt. Anstelle von Rohrbündeln können selbstverständlich auch andere Wärmetauscher¬ elemente verwendet werden.In FIG. 14a, a plant is shown in simplified form which contains a heat supply part of the type shown in FIG. -14 and is designed for the distillation of water, that is to say, for example, sea water desalination. The exchange units are in the form of towers, in which the fluids flow essentially in the vertical direction and the liquid flows down as a thin film on the surfaces of the heat exchanger elements. The heat exchanger elements contained in the various exchange units can contain tube bundles, which will be explained below with reference to FIG. 41h. 14a, for the sake of simplicity, only one tube of the respective heat exchanger tube bundle is shown. Instead of tube bundles, other heat exchanger elements can of course also be used.
Der als Austreiber arbeitenden Austauscheinheit A wird primäre Betriebswärme, z. B. in Form von Heißdampf, über ein Wärmetauscher¬ element 100 zugeführt. In den Austreiber A wird ferner über eine Leitung 102, die in einer Sprühkopfanordnung 104 mündet, relativ wasserreiche Lithiumbromidlosung zugeführt, die dann längs des Wärmetauscherelements 100 nach unten fließt, wobei Wasser verdampft und sich unten im Austreiber verhältnismäßig wasserarme Lithium¬ bromidlosung ansammelt. Der im Austreiber A erzeugte Wasserdampf strömt durch eine Prallblechanordnung 106 in die als Kondensator arbeitende Austauscheinheit B, wo der Wasserdampf an einem Wärmetau¬ scherelement 108 kondensiert und an dieses Kondensationswärme abgibt. Das sich im Kondensator B ansammelnde Wasser strömt durch eine Leitung 110, die eine Drossel 112 enthält, in die Austauschein¬ heit D, die als Verdampfer arbeitet. Der Verdampfer D ist vorzugs¬ weise, wie bekannt, mit einer Umwälzeinrichtung 114 versehen, die eine Pumpe und einen Sprühkopf enthält. Im Verdampfer D ist ein Wärmetauscherelement 116 angeordnet, welches die für die Verdampfung erforderliche Wärme liefert. Der im Verdampfer D erzeugte Wasser¬ dampf strömt in die als Absorber arbeitende Austauscheinheit C, wo er von relativ wasserarmer Lithiumbromidlosung absorbiert wird und die Absorptionswärme an ein Wärmetauscherelement 118 abgibt. Die wasserarme Lithiumbromidlosung wird im Absorber C einerseits vom Austreiber A über eine Leitung 120, die eine Pumpe 122 enthält und durch einen Wärmetauscher 124 führt, zugeführt und andererseits von der als zweiter Austre-iber arbeitenden .Austauscheinheit E über eine Leitung 126, die eine Pumpe 128 enthält und durch einen Wärmetau¬ scher 130 geht. Die im Absorber C entstehende wasserreiche Lithium¬ bromidlosung wird einerseits über die Leitung 102, die eine Pumpe 132 enthält und durch den Wärmetauscher 124 geht, in den Austreiber A eingespeist und andererseits über eine Leitung 134, die eine Pumpe 136 enthält, durch den Wärmetauscher 130 geht und sich in die zwei Leitungen 134a und 142 verzweigt, in den zweiten Austreiber E bzw. in den Desorber G eingespeist. Der im zweiten Austreiber E erzeugte Wasserdampf wird der als zweiter Kondensator arbeitenden Austausch¬ einheit F zugeführt, wo er an einem Wärmetauscherelement 137 konden¬ siert, welches auf seiner Innenseite die als Desorber arbeitende Austauscheinheit G bildet. Im Desorber G wird die ihm vom Absorber C über die Leitung 142 zugeführte Lithiumbromidlosung durch Verdampfen von Wasser weiter konzentriert. Die Leitung 142 enthält ein Regelventil 144, führt durch einen Wärmetauscher 146 und mündet im Desorber G über eine Vorrichtung 148, welche eine Verteilung der zugeführten Lösung in dünner gleichmäßiger Schicht über die Oberflä¬ che des den Desorber G bildenden Wärmetauscherelements bewirkt.The exchange unit A working as expeller is primary operating heat, for. B. in the form of superheated steam, supplied via a heat exchanger element 100. Relatively water-rich lithium bromide solution is also fed into the expeller A via a line 102, which opens into a spray head arrangement 104, which then along the Heat exchanger element 100 flows downward, water evaporates and relatively low-water lithium bromide solution accumulates in the expeller at the bottom. The water vapor generated in the expeller A flows through a baffle plate arrangement 106 into the exchange unit B working as a condenser, where the water vapor condenses on a heat exchanger element 108 and releases condensation heat thereon. The water accumulating in the condenser B flows through a line 110, which contains a throttle 112, into the exchange unit D, which works as an evaporator. The evaporator D is preferably, as is known, provided with a circulating device 114 which contains a pump and a spray head. A heat exchanger element 116 is arranged in the evaporator D and supplies the heat required for the evaporation. The water vapor generated in the evaporator D flows into the exchange unit C functioning as an absorber, where it is absorbed by relatively low-water lithium bromide solution and releases the heat of absorption to a heat exchanger element 118. The low-water lithium bromide solution in the absorber C is supplied on the one hand by the expeller A via a line 120, which contains a pump 122 and leads through a heat exchanger 124, and on the other hand by the exchange unit E, which works as a second expander, via a line 126, which is a pump 128 contains and goes through a heat exchanger 130. The water-rich lithium bromide solution formed in the absorber C is fed into the expeller A on the one hand via the line 102, which contains a pump 132 and passes through the heat exchanger 124, and on the other hand via a line 134, which contains a pump 136, through the heat exchanger 130 goes and branches into the two lines 134a and 142, fed into the second expeller E or into the desorber G. The water vapor generated in the second expeller E is fed to the exchange unit F working as a second condenser, where it condenses on a heat exchanger element 137 which forms the exchange unit G working on its inside as a desorber. In the desorber G, the lithium bromide solution fed to it from the absorber C via the line 142 is further concentrated by evaporating water. The line 142 contains a control valve 144, passes through a heat exchanger 146 and opens into the Desorber G via a device 148, which distributes the supplied solution in a thin, uniform layer over the surface of the heat exchanger element forming the desorber G.
Die in G erzeugte wasserarme Lösung wird über eine Leitung 150, die durch den Wärmetauscher 146 geht, dem Sumpf des zweiten Austreibers E zugeführt und von dort durch die Pumpe 128 nach C gefördert. Der Wasserdampf wird in der Austauscheinheit H des Wärmetransformator¬ teiles kondensiert. Die in H bei der relativ niedrigen Temperatur T„ entstehende Kondensationswärme ist Abwärme und wird über ein Wärmetauscherelement 152 abgeführt, das zum Beispiel mit einem Kühlturm (nicht dargestellt) oder dergleichen verbunden sein kann oder zum Aufwärmen des zu entsalzenden Wassers dienen kann.The low-water solution produced in G is fed to the sump of the second expeller E via a line 150 which passes through the heat exchanger 146 and is conveyed from there to the C by the pump 128. The water vapor is condensed in the exchange unit H of the heat transformer part. The heat of condensation generated in H at the relatively low temperature T is waste heat and is dissipated via a heat exchanger element 152, which can be connected, for example, to a cooling tower (not shown) or the like or can be used to heat the water to be desalinated.
Das in H kondensierte Wasser wird über eine Leitung 154, die eine Pumpe 156 enthält, in den Verdampfer D eingespeist.The water condensed in H is fed into the evaporator D via a line 154 which contains a pump 156.
Der im folgenden beschriebene, zur Wasserentsalzung dienende Proze߬ teil ist apparativ in den oben beschriebenen Wärmeversorgungsteil integriert, ohne daß jedoch eine Fluidverbindung zwischen dem Wärmeversorgungsteil und dem Prozeßteil besteht.The process part for water desalination described below is integrated into the heat supply part described above, but there is no fluid connection between the heat supply part and the process part.
Das zu verarbeitende, in üblicher Weise aufbereitete (insbesondere entkalkte) Salzwasser wird über eine Eingangsleitung 157 und Vorrichtung, entsprechend der Vorrichtung 148, in das sich im Kondensator B befindende Wärmetauscherelement 108 eingeleitet und dort durch die in der Austauschereinheit B entstehende Konden¬ sationswärme behitzt, wobei Wasserdampf und konzentriertere Sole entsteht. Der Wasserdampf ist das erwünschte Verfahrensprodukt und wird aus dem oberen Teil eines Sammelbehälters 160 durch eine Dampf¬ leitung 162 entnommen. Die konzentriertere Sole wird über eine Leitung 164, die eine Pumpe 166 enthält, in das Wärmetauscherelement 118 eingespeist, das sich im Absorber C befindet und durch die Absorptionswärme erhitzt wird. Es entsteht wieder Wasserdampf, der aus einem Sammelgefäß 166 der Dampfleitung 162 zugeführt wird, während die weiter konzentrierte Sole über eine Leitung 168, die eine Pumpe 170 enthält, abgeführt oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung doch mindestens einem weiteren Destil¬ lationsprozeß unterworfen wird, wie weiter unten noch erläutert werden soll.The salt water to be processed, which is prepared in the usual way (in particular decalcified), is introduced into the heat exchanger element 108 located in the condenser B via an inlet line 157 and device, corresponding to the device 148, and is heated there by the heat of condensation generated in the exchanger unit B, creating water vapor and more concentrated brine. The steam is the desired process product and is removed from the upper part of a collecting container 160 through a steam line 162. The more concentrated brine is fed via a line 164, which contains a pump 166, into the heat exchanger element 118, which is located in the absorber C and is heated by the heat of absorption. There is steam again is fed from a collecting vessel 166 to the steam line 162, while the further concentrated brine is discharged via a line 168 which contains a pump 170 or, according to a preferred embodiment of the invention, is subjected to at least one further distillation process, as will be explained further below should.
Der Wasserdampf in der Leitung 162 hat die Temperatur T^ abzüglich des Temperaturabfalles an den Wärmetauschern 108 bzw. 118 und sein Wärmeinhalt wird zur Deckung des Wärmebedarfs des Verdampfers D sowie des zweiten Austreibers E verwendet. Man kann hierzu die Leitung 162 mit Eingangsleitungen 172 und 174 des im Verdampfer D angeordneten Wärmetauscherelements- 116 bzw. einem im zweiten Aus¬ treiber E angeordneten Wärmetauscherelement 176 verbinden, wo der Wasserdampf zu flüssigem, reinem Wasser kondensiert, das über eine Wasser-Sammelleitung 178 der vorgesehenen Verwendung zugeführt wird.The water vapor in line 162 has the temperature T 1 minus the temperature drop at the heat exchangers 108 and 118 and its heat content is used to cover the heat requirements of the evaporator D and of the second expeller E. For this purpose, the line 162 can be connected to input lines 172 and 174 of the heat exchanger element 116 arranged in the evaporator D or a heat exchanger element 176 arranged in the second expeller E, where the water vapor condenses to liquid, pure water, which flows via a water collecting line 178 the intended use is supplied.
Wenn der an einer Leitung herrschende Druckunterschied zur Förde¬ rung der betreffenden Flüssigkeit ausreicht, kann die betreffende Pumpe (z.B. Pumpe 122, 136, 144, 166, 170) durch ein Regelorgan ersetzt werden.If the pressure difference prevailing on a line is sufficient to convey the liquid in question, the pump in question (e.g. pump 122, 136, 144, 166, 170) can be replaced by a control element.
Wie aus Fig. 14b ersichtlich ist, entsteht bei typischen Betriebsbe¬ dingungen der Wasserdampf in B und C bei einer Temperatur von etwa 120 C, während die Austauscheinheiten D und E Eingangswärme einer Temperatur T,. von nur 100<C benötigen. Ein gewisser Temperaturunter¬ schied von beispielsweise 5 bis 7 C zwischen der Eingangswärme der Austauscheinheiten D und E und der Wärme, bei der der Wasserdampf erzeugt wird, ist zweckmäßig, da die Wärmetauscherflächen und damit die Anlage umso kleiner gehalten werden kann, je größer diese Temperaturdifferenz ist. Es bleiben jedoch dann immer noch 13 bis 15 C Temperaturdifferenz übrig, welche man vorteilhafterweise da¬ durch ausnutzt, daß man die Dampfleitung 162 nicht direkt mit den Eingangsleitungen 172 und 174 verbindet, sondern einen oder mehrere Destillationstürme 180 üblicher Art dazwischenschaltet, welche nach dem sogenannten Multi-Stage-Verfahren arbeiten können und zum Betrieb eine Temperaturdifferenz von etwa 3 bis 6 C benötigen. Die Sole wird dann also über die Leitung 168 in die Destillationsturm¬ anordnung eingespeist, die in Fig. 14a nur schematisch dargestellt ist. Die Destillationsturmanordnung ist außerdem über ein Dreiwege¬ ventil 182 und ein Absperrventil 184 in Reihe zwischen die Dampfleitung 162 und die Eingangsleitungen 172, 174 geschaltet. Die in der Destillationsturmanordnung letztlich entstehende Sole wird über eine Leitung 186 abgeführt, das entstehende reine Wasser wird in die Wassersammelleitung 178 eingespeist. Da der nutzbare Tempera¬ turbereich über 100 C liegt, können die zusätzlichen Destillations¬ türme im Bereich des Atmosphärendrucks arbeiten.As can be seen from FIG. 14b, the water vapor in B and C arises at a temperature of about 120 C under typical operating conditions, while the exchange units D and E have input heat of a temperature T 1. of only 100 <C are required. A certain temperature difference of, for example, 5 to 7 C between the input heat of the exchange units D and E and the heat at which the water vapor is generated is expedient since the larger this temperature difference, the smaller the heat exchanger surfaces and thus the plant is. However, there is still a temperature difference of 13 to 15 C, which is advantageously used by not connecting the steam line 162 directly to the input lines 172 and 174, but one or more Distillation towers 180 of a conventional type interposed, which can work according to the so-called multi-stage process and require a temperature difference of about 3 to 6 C for operation. The brine is then fed via line 168 into the distillation tower arrangement, which is shown only schematically in FIG. 14a. The distillation tower arrangement is also connected in series between the steam line 162 and the inlet lines 172, 174 via a three-way valve 182 and a shut-off valve 184. The brine ultimately produced in the distillation tower arrangement is discharged via a line 186, and the pure water which is produced is fed into the water collecting line 178. Since the usable temperature range is above 100 ° C., the additional distillation towers can work in the range of atmospheric pressure.
Mit der beschriebenen Anlage läßt sich ohne Destilla¬ tionsturmanordnung 180 ein Wirkungsgrad von etwa 3,4, bezogen auf die dem Austreiber A zugeführte Primärwärme der Temperatur T, erreichen. Bei zusätzlicher Verwendung eines Destillationsturms 180 verdoppelt sich dieser Wirkungsgrad, bei Verwendung von zwei Destillationstürmen verdreifacht sich dieser Wirkungsgrad usw. Der Wirkungsgrad der Anlage, bezogen auf den Primärenergiebedarf, ist auch schon ohne Destillationstürme 180 vergleichbar mit dem der besten bekannten Anlagen, die mit Brüdenkompression arbeiten.With the system described, an efficiency of approximately 3.4, based on the primary heat of temperature T supplied to expeller A, can be achieved without distillation tower arrangement 180. If an additional distillation tower 180 is used, this efficiency doubles, if two distillation towers are used, this efficiency triples, etc. The efficiency of the system, based on the primary energy requirement, is comparable to that of the best known systems that work with vapor compression even without a distillation tower 180 .
Der Wärmeumsatz ist in den Austauscheinheiten D und C dreimal so groß wie in den Austauscheinheiten A, B, C und F, was durch entsprechend breitere Darstellung der betreffenden Einheiten ange¬ deutet ist. In der Praxis kann man eine Pumpe in einer Wasser- oder Lösungsleitung durch ein einfaches Regelventil ersetzen, wenn der Druckunterschied an der betreffenden Leitung ausreicht, um den nötigen Flüssigkeitsdurchsatz zu gewährleisten. Man kann außerdem die Anzahl der Lösungspumpen auf Kosten des Wirkungsgrades bzw. die Temperaturdifferenz T-, - T. verringern, wie anhand von Fig. 9a erläutert worden ist.The heat conversion in the exchange units D and C is three times as large as in the exchange units A, B, C and F, which is indicated by a correspondingly broader representation of the units in question. In practice, a pump in a water or solution line can be replaced by a simple control valve if the pressure difference on the line in question is sufficient to ensure the necessary liquid throughput. You can also reduce the number of solution pumps at the expense of efficiency or the temperature difference T-, - T., as shown in Fig. 9a has been explained.
Fig. 14b ist beispielsweise ein Fig. 9b entsprechendes Dampfdruck- Diagramm für den Wärmeversorgungstell der Anlage gemäß Fig. 14a. Das Arbeitsmittelsystem ist, wie erwähnt, LiBr/H_0.FIG. 14b is, for example, a steam pressure diagram corresponding to FIG. 9b for the heat supply point of the system according to FIG. 14a. As mentioned, the work equipment system is LiBr / H_0.
Die Figuren 17 und 18 zeigen zwei Ausführungsformen mit den Stufenfolgen WP-WP-WT bzw. WP-WT-WT, bei denen die Austauscheinhei¬ ten in nur zwei verschiedenen Druckniveaus arbeiten. Bei Fig. 17 liegt, ähnlich wie bei den Figuren 13 und 15, der relativ schmale Temperaturbereich T--T. nahe bei Tn, bei Fig. 18 liegt dieser Temperaturbereich ähnlich wie bei den Figuren 14a und 16 nahe bei T, . Diese Anlagen eignen sich für das Arbeitsmittelsystem NH,/H?0.FIGS. 17 and 18 show two embodiments with the step sequences WP-WP-WT and WP-WT-WT, in which the exchange units work in only two different pressure levels. 17, similar to FIGS. 13 and 15, has the relatively narrow temperature range T - T. close to T n , in FIG. 18 this temperature range is similar to that in FIGS. 14 a and 16 close to T,. These systems are suitable for the NH, / H ? 0.
Die Figuren 19 bis 21 zeigen vierstufige Wärmeversorgungsteile für eine Anlage gemäß der Erfindung. Bei Fig. 19 und 20 ist die Stufenfolge jewei Is- WP-WP-WT-WT. Das Temperaturintervall T_-T. liegt etwa in der Mitte zwischen T, und T-. In "der temperaturmäßig obersten Stufe und der temperaturmäßig untersten .Stufe stehen jeweils zwei Austauscheinheiten in innerem Wärmetausch miteinander.' Fig. 21 enthält der zweistufige Wärmetransformatorteil WT nur einen einzigen Arbeitsfluidkreis. Das Temperaturintervall ~--r~ * liegt hier nahe bei T-, so daß diese Anlagen für die Trennung von temperatur¬ empfindlichen Stoffen besonders geeignet ist.Figures 19 to 21 show four-stage heat supply parts for a system according to the invention. 19 and 20, the step sequence is Is-WP-WP-WT-WT. The temperature interval T_-T. lies approximately in the middle between T, and T-. In the " highest temperature stage and the lowest temperature stage, there are two exchange units in internal heat exchange with each other. ' Fig. 21, the two-stage heat transformer part WT contains only a single working fluid circuit. The temperature interval ~ --r ~ * is close to T-, so that these systems are particularly suitable for the separation of temperature-sensitive substances.
Die Fig. 22 und 23 zeigen vierstufige Absorbereinrichtungen mit jeweils zehn Austauscheinheiten, die paarweise in fünf verschiedenen Druckbereichen arbeiten. Bei Fig. 22 ist die Stufenfolge WP-WP-WP-WT, bei Fig. 23 WP-WT-WT-WT. Fig. 23 ist ähnlich wie Fig. 14 und unterscheidet sich von dieser im wesentlichen nur durch zwei weitere Austauscheinheiten I und K, die mit den Austauscheinheiten G und H einen Wärmetransformatorkreis bilden, bei dem H und I im Wärmetausch miteinander stehen. Das Dampfdruckdiagramm für die Absorbereinrichtung gemäß Fig. 23 ist in Fig. 23a dargestellt. Der Einrichtung gemäß Fig. 23 wird an der als Austreiber arbeitenden Austauscheinheit A eine Einheit Betriebswärme zugeführt. Die Aus¬ tauscheinheit B liefert eine Einheit und die Austauscheinheit C vier Einheiten Wärme der Temperatur J. an den nicht dargestellten Prozeß. Die Austauscheinheit D nimmt vier Einheiten Prozeßausgangswärme und die Austauscheinheit E eine Einheit Prozeßausgangswärme der Tempera¬ tur T. vom Prozeß auf und die Austauscheinheit K gibt eine Einheit Abwärme an die Umgebung ab. Im Vergleich zu Fig. 14 ist die Temperaturdifferenz T--T. etwas geringer, nämlich 20 C anstatt etwa 25 C, dafür ist der Wirkungsgrad höher, nämlich etwa 4 bis 4,2. Die Einrichtung gemäß Fig. 23 läßt sich ähnlich betreiben wie die gemäß Fig. 14a.22 and 23 show four-stage absorber devices, each with ten exchange units, which work in pairs in five different pressure ranges. In Fig. 22 the step sequence is WP-WP-WP-WT, in Fig. 23 WP-WT-WT-WT. FIG. 23 is similar to FIG. 14 and differs from it essentially only by two further exchange units I and K, which form with the exchange units G and H a heat transformer circuit in which H and I are in heat exchange with one another. The vapor pressure diagram for the absorber device according to FIG. 23 is shown in FIG. 23a. The device according to FIG. 23 is used as the expeller Exchange unit A is supplied with a unit of operating heat. The exchange unit B supplies one unit and the exchange unit C four units of heat of temperature J. to the process, not shown. The exchange unit D absorbs four units of process output heat and the exchange unit E one unit of process output heat of temperature T. from the process, and the exchange unit K emits one unit of waste heat to the environment. In comparison to Fig. 14, the temperature difference is T - T. somewhat lower, namely 20 C instead of about 25 C, but the efficiency is higher, namely about 4 to 4.2. The device according to FIG. 23 can be operated similarly to that according to FIG. 14a.
Die Figuren 24 und 25 zeigen vierstufige Absorbereinrichtungen mit nur vier Druckniveaus. Die Stufenfolgen sind WP-WP-WP-WT bzw. WP-WT-WT-WT. Im ersteren Falle liegt das Temperaturintervall T?-T_, bei niedrigen Temperaturen, also in der Nähe von T-, während im Falle der' Fig. 25 dieses Temperaturintervall hoch, also in der Nähe von T, liegt.Figures 24 and 25 show four-stage absorber devices with only four pressure levels. The step sequences are WP-WP-WP-WT or WP-WT-WT-WT. In the former case, the temperature interval is T ? -T_, at low temperatures, say in the vicinity of T, while in the case of 'Fig. 25 this temperature interval so high in the vicinity of T, is located.
In den Figuren 26 bis 29 sind Absorbereinrichtungen dargestellt, die sich durch einen besonders großen Abstand zwischen T-, und T. auszeichnen. Bei allen diesen Einrichtungen stehen zwei Austausch¬ einheiten im Wärmetausch miteinander. Dieser Wärmetausch kann vollständig sein, er braucht es jedoch nicht, man kann also bei Fig. 26 und 27 bei einer zwischen T_ und T1 liegenden Temperatur T Wärme zu- oder abführen je nachdem, wie der Wärmetausch ausgelegt ist.FIGS. 26 to 29 show absorber devices which are distinguished by a particularly large distance between T and T. In all of these devices, two exchange units are in heat exchange with one another. This heat exchange can be complete, but it does not need it. Thus, in FIGS. 26 and 27, heat T can be supplied or removed at a temperature T between T_ and T 1 depending on how the heat exchange is designed.
Die Absorbereinrichtungen gemäß Fig. 26 und 27 enthalten eine Wärmepumpen-Wärmetransformator-Kombination mit einem einzigen Ar¬ beitsfluidkreislauf gemäß Fig. 6. Bei Fig. 26 ist dieser Kombination ein einfacher Wärmepumpenkreis vorgeschaltet, der zwei Austauscheinheiten mit der Kombination gemeinsam hat. Bei Fig. 27 ist der Kombination ein einfacher Wärmetransformatorkreis nach¬ geschaltet, der die Austauscheinheiten E und F mit der Kombination gemeinsam hat. Ein Dampfdruckdiagramm für die Absorbereinrichtung gemäß Fig. 27 ist in Fig. 27a dargestellt. Der Abstand T^-T. beträgt hier 113-50=63°C, so daß sich diese Anlage z.B. zur Trocknung von Papier oder Braunkohle, die in Kraftwerken verheizt wird, gut eignet.The absorber devices according to FIGS. 26 and 27 contain a heat pump-heat transformer combination with a single working fluid circuit according to FIG. 6. In FIG. 26, this combination is preceded by a simple heat pump circuit which has two exchange units in common with the combination. In FIG. 27, the combination is followed by a simple heat transformer circuit, which exchanges E and F with the combination has in common. A vapor pressure diagram for the absorber device according to FIG. 27 is shown in FIG. 27a. The distance T ^ -T. here is 113-50 = 63 ° C, so that this system is well suited for drying paper or lignite, for example, which is heated in power plants.
Die Absorbereinrichtungen gemäß Fig. 28 und 29 unterscheiden sich von denen gemäß Fig. 26 bzw. Fig. 27 durch eine zusätzliche Austauscheinheit X bzw. Y. Der Arbeitsfluiddurchsatz kann nun in allen drei Stufen weitgehend frei gewählt werden und man kann dann noch in einem zusätzlichen Temperaturbereich T . bzw. T _ Wärme entnehmen oder zuführen. Auch die Konfigurationen gem. Fig. 6, 7 und 8 können durch eine solche zusätzliche Austauscheinheit X oder Y modifiziert werden.The absorber devices according to FIGS. 28 and 29 differ from those according to FIGS. 26 and 27 in that they have an additional exchange unit X and Y. The working fluid throughput can now be largely freely selected in all three stages, and an additional one can then be selected Temperature range T. or T _ remove or supply heat. The configurations according to 6, 7 and 8 can be modified by such an additional exchange unit X or Y.
Fig. 30 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Absorberein¬ richtung, die bei einem zwischen ~- und T. liegenden Temperaturbe¬ reich T . Wärme vom Prozeß aufnehmen oder an ihn abgeben kann. Fig.30 shows a further exemplary embodiment of an absorber device which operates at a temperature range T between ~ and T. Can absorb heat from the process or give it to him. Fig.
31 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Absorbereinrichtung, die in einem zwischen T-, und T-. liegenden Temperaturbereich T ? Wärme an den Prozeß abgeben oder von ihm aufnehmen kann. Auch hier ist der durch einen welligen Pfeil dargestellte Wärmetausch nicht vollstän¬ dig, d.h. daß bei Fig. 30 die die Wärme abgebende Austauscheinheit nicht die ganze Wärme liefern muß, die die Wärme aufnehmende Austauscheinheit benötigt. Für die Absorbereinrichtungen gemäß Fig.31 shows an exemplary embodiment of an absorber device which is located in a between T- and T-. lying temperature range T ? Can give off heat to the process or absorb from it. Here, too, the heat exchange represented by a wavy arrow is not complete, ie that in FIG. 30 the heat-exchanging unit does not have to supply all the heat that the heat-absorbing exchange unit requires. For the absorber devices according to Fig.
32 bis 35 gilt entsprechendes, auch hier steht bei unvollständigem Wärmetausch ein zusätzlicher Temperaturbereich T für die Aufnahme von Wärme vom Prozeß oder die Abgabe von Wärme an den Prozeß zur Verfügung.The same applies to 32 to 35; here too, if the heat exchange is incomplete, an additional temperature range T is available for the absorption of heat from the process or the transfer of heat to the process.
Die Figuren 36 bis 38 zeigen weitere Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen Lagen der verschiedenen Temperaturbereiche. Die. Anlage gem. Fig. 38 kann dadurch abgewandelt werden, daß, bei vollständigem Wärmeaustausch zwischen E und D, die Verbindungen zwischen D und F sowie zwischen C und E weggelassen werden. Fig. 39a - 39r zeigt eine Reihe von Wärmepumpenkonfigurationen mit zunehmend größerem Wirkungsgrad, die mit Vorteil in einer Anlage gemäß der Erfindung verwendet werden können. Von den Konfigurationen gemäß Fig. 39 hat die gemäß Fig. 39a den niedrigsten Wirkungsgrad und die gemäß Fig. 39p und 39q haben den höchsten Wirkungsgrad. Mit zunehmendem Wirkungsgrad steigt jedoch die Anzahl der Austauschein¬ heiten und damit der apparative Aufwand. Es gibt jedoch viele Anwendungen,' bei denen der eine dieser beiden Faktoren maßgeblich ist und es ist ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß für jeden speziellen Fall eine optimale Konfiguration zur Verfügung steht.FIGS. 36 to 38 show further exemplary embodiments with different positions of the different temperature ranges. The. System according to Fig. 38 can be modified by omitting the connections between D and F and between C and E when there is complete heat exchange between E and D. 39a-39r shows a series of heat pump configurations with increasing efficiency, which can advantageously be used in a system according to the invention. 39 has the lowest efficiency and that according to FIGS. 39p and 39q have the highest efficiency. However, with increasing efficiency, the number of exchange units and thus the expenditure on equipment increases. However, there are many applications in which one of these two factors is relevant and it is a great advantage of the present invention that an optimal configuration is available for each special case.
Die Figuren 40a bis 40r zeigen Wärmetransformatorkonfigurationen mit zunehmend größerem Wirkungsgrad. Durch Kombination eines Wärmetrans¬ formatorteiles gemäß Fig. 40 und eines Wärmepumpenteiles gemäß Fig. 39 lassen sich vorteilhafte Anlagen gemäß der Erfindung realisieren. Man kann dabei entweder eine der Wärmepumpenkonfigurationen als Ausgangspunkt wählen und diese durch einen Wärmetransformatorteil ergänzen, oder man geht von einer vorteilhaften Wärmetrans¬ formatorkonfiguration aus und kombiniert diese mit einer geeigneten Wärmepumpenkonfiguration.Figures 40a to 40r show heat transformer configurations with increasing efficiency. By combining a heat transformer part according to FIG. 40 and a heat pump part according to FIG. 39, advantageous systems according to the invention can be realized. You can either choose one of the heat pump configurations as a starting point and supplement it with a heat transformer part, or you can start from an advantageous heat transformer configuration and combine it with a suitable heat pump configuration.
Die Figuren 41 bis 45 zeigen, wie die Wärmepumpenkonfiguration gemäß Fig. 39b mit einem Wärmetransformatorteil kombiniert werden kann. Die Konfiguration gemäß Fig. 39b ist dabei durch dickere Striche hervorgehoben. Es gilt ganz allgemein, daß sich besondere Vorteile ergeben, wenn die kombinierten Wärmetransformator- und Wärmepumpenkonfigurationen möglichst viel Austauscheinheiten gemein¬ sam haben. Beispielsweise benötigt eine Fig. 68 entsprechende Kombination der Konfigurationen gem. Fig. 39q und Fig. 40q nur eine einzige Austauscheinheit mehr als eine dieser Konfigurationen allein.FIGS. 41 to 45 show how the heat pump configuration according to FIG. 39b can be combined with a heat transformer part. The configuration according to FIG. 39b is emphasized by thicker lines. It is generally true that there are special advantages if the combined heat transformer and heat pump configurations have as many exchange units as possible in common. For example, a combination of the configurations according to FIG. 68 corresponding to FIG. 39q and 40q only a single exchange unit more than one of these configurations alone.
Bei Fig. 41 ist die Wärmepumpe gemäß Fig. 39 mit dem einfachsten Wärmetransformator gem. Fig. 40a kombiniert, der vier Austauschein¬ heiten enthält, von denen er drei mit der Wärmepumpe teilt. Fig. 42 zeigt eine Kombination der Wärmepumpe gemäß Fig. 39b mit dem Wärmetransformator gemäß Fig. 40c. Fig. 43 zeigt eine erste Kombina¬ tion der Wärmepumpe gemäß Fig. 39b mit dem Wärmetransformator gemäß Fig. 40b. Fig. 44 ist eine Kombination von Fig. 39b mit Fig. 40d und Fig. 45 ist eine zweite mögliche Kombination von Fig. 39b mit Fig. 40b.In Fig. 41 the heat pump according to Fig. 39 is the simplest Heat transformer acc. 40a combined, which contains four exchange units, of which it shares three with the heat pump. FIG. 42 shows a combination of the heat pump according to FIG. 39b with the heat transformer according to FIG. 40c. 43 shows a first combination of the heat pump according to FIG. 39b with the heat transformer according to FIG. 40b. Fig. 44 is a combination of Fig. 39b with Fig. 40d and Fig. 45 is a second possible combination of Fig. 39b with Fig. 40b.
Anhand der Fig. 41a bis 41i soll nun erläutert werden, wie die Absorbereinrichtungen gem. Fig. 41 und 42 praktisch realisiert werden können. In Fig. 41a ist das Schema der Fig. 41 nochmals dargestellt, wobei die Austauscheinheiten' mit A bis K bezeichnet sind. Fig. 41b zeigt vereinfacht, wie die Einrichtung mit den Austauscheinheiten A bis K realisiert werden kann, wenn die Anlage in einem Raum begrenzter Höhe untergebracht werden soll: Die Austauscheinheiten sind dann nicht turmartig ausgebildet, wie bei Fig. 9a, sondern haben im wesentlichen horizontal verlaufende, langgestreckte Gehäuse, wie sie in Fig. 41b beispielsweise im Schnitt dargestellt sind.41a to 41i will now be used to explain how the absorber devices according to. 41 and 42 can be practically implemented. FIG. 41a shows the diagram of FIG. 41 again, the exchange units being labeled A to K. Fig. 41b shows in a simplified manner how the arrangement with the exchange units A to K can be implemented if the system is to be accommodated in a room of limited height: the exchange units are then not designed like a tower, as in Fig. 9a, but are essentially horizontal extending, elongated housing, as shown for example in section in Fig. 41b.
Die als Austreiber arbeitende Austauscheinheit A 'enthält ein Wärmetauscherelement 200 zum Zuführen der primären Betriebswärme der Temperatur T,. Der entstehende Wasserdampf wird im Kondensator B kondensiert, das entstehende Wasser strömt über eine Leitung 202, die eine Drossel 204 enthält, in den Verdampfer C, dem Wärme der Temperatur T. über ein Wärmetauscherelement 206 zugeführt wird. Das verdampfte Wasser wird im Absorber D absorbiert. Die im Absorber D entstehende wasserreiche Lösung strömt über eine Leitung 208, die durch einen Wärmetauscher 210 führt und eine Drossel 212 enthält, in den zweiten Austreiber E, dem Wärme der Temperatur T1 vom Prozeß über ein Wärmetauscherelement 214 zugeführt wird. Der ausgetriebene Dampf wird zum Teil im zweiten Absorber F absorbiert und zum Teil im zweiten Kondensator K kondensiert, der ein Wärmetauscherelement 216 enthält, über das die entstehende Kondensationswärme der Temperatur T0 (Abwärme) abgeführt wird. Die im Absorber F entstehende wasser¬ reiche Lösung wird über eine Leitung 218, die eine Pumpe 220 enthält und durch einen Wärmetauscher 222 führt in den ersten Austreiber A eingeleitet. Vom Austreiber A wird relativ wasserarme Lösung über eine Leitung 224, die durch den Wärmetauscher 222 geht und eine Drossel 226 enthält, über einen Sprühkopf in den Absorber F eingeleitet. Aus dem zweiten Austreiber E wird relativ wasserarme Lösung über eine Leitung 228, die eine Pumpe 230 enthält und durch den Wärmetauscher 210 führt, in den Absorber D eingeführt. Aus dem zweiten Kondensator K wird das kondensierte Wasser über eine Leitung 232, die eine Pumpe 234 enthält, in den Verdampfer 206 eingeleitet, der mit einer Rezirkulationseinrichtung 236 versehen ist. Wird die Anlage ähnlich wie die gemäß Fig. 14a zur Wasserentsalzung verwen¬ det, so wird das aufbereitete Rohwasser über eine Leitung 238 einem im Kondensator B angeordneten Wärmetauscherelement 240 zugeführt, wo durch die Kondensationswärme Wasserdampf erzeugt wird. Der Wasser¬ dampf wird in einem Gefäß 242 von der Sole abgetrennt und einer Dampfsammelleitung 244 zugeführt. Die Sole wird aus dem Gefäß 242 durch ein im Absorber D angeordnetes Wärmetauscherelement 246 geleitet, wo wieder Dampf entsteht, der in einem zweiten Gefäß 248 von der restlichen Sole abgetrennt und der Dampfsammelleitung 244 zugeführt wird. Die Sole aus dem Gefäß 248 wird einem Wärmetauscher¬ element 250 zugeführt, das sich im zweiten Absorber F befindet. Der entstehende Dampf wird in einem Gefäß 252 von der Sole abgetrennt und der Dampfsammelleitung 244 zugeführt. Die Sole wi d dem Gefäß 252 über eine Leitung 254 entnommen. Die Leitungen 244 und 254 entsprechen den Leitungen 162 bzw. 168 in Fig. 14a und können, wie diese zu einem oder mehreren, in Fig. 41b nicht dargestellten Destillationstürmen führen, von denen dann Dampf entsprechend niedrigerer Kondensationstemperatur in die Wärmetauscherelemente 206 und 214 eingeleitet wird.The exchange unit A 'working as an expeller contains a heat exchanger element 200 for supplying the primary operating heat of the temperature T ,. The resulting water vapor is condensed in the condenser B, the resulting water flows via a line 202, which contains a throttle 204, into the evaporator C, to which heat of the temperature T. is fed via a heat exchanger element 206. The evaporated water is absorbed in absorber D. The water-rich solution formed in the absorber D flows via a line 208, which leads through a heat exchanger 210 and contains a throttle 212, into the second expeller E, to which heat of the temperature T 1 is fed from the process via a heat exchanger element 214. The expelled steam is partly absorbed in the second absorber F and partly condensed in the second condenser K, which contains a heat exchanger element 216, via which the resulting heat of condensation of temperature T 0 ( waste heat ) is removed. The water-rich solution formed in the absorber F is fed via a line 218 which contains a pump 220 and introduced into the first expeller A through a heat exchanger 222. From the expeller A, relatively low-water solution is introduced into the absorber F via a line 224, which passes through the heat exchanger 222 and contains a throttle 226, via a spray head. From the second expeller E, a relatively low-water solution is introduced into the absorber D via a line 228, which contains a pump 230 and leads through the heat exchanger 210. From the second condenser K, the condensed water is introduced via a line 232, which contains a pump 234, into the evaporator 206, which is provided with a recirculation device 236. If the system is used similarly to that according to FIG. 14a for water desalination, the treated raw water is fed via a line 238 to a heat exchanger element 240 arranged in the condenser B, where water vapor is generated by the heat of condensation. The water vapor is separated from the brine in a vessel 242 and fed to a vapor manifold 244. The brine is passed out of the vessel 242 through a heat exchanger element 246 arranged in the absorber D, where steam is generated again, which is separated from the remaining brine in a second vessel 248 and fed to the steam collecting line 244. The brine from the vessel 248 is fed to a heat exchanger element 250, which is located in the second absorber F. The resulting steam is separated from the brine in a vessel 252 and fed to the steam collecting line 244. The brine is removed from the vessel 252 via a line 254. Lines 244 and 254 correspond to lines 162 and 168 in FIG. 14a and, like these, can lead to one or more distillation towers (not shown in FIG. 41b), from which steam corresponding to a lower condensation temperature is then introduced into heat exchanger elements 206 and 214 .
Durch zwei weitere Austauscheinheiten G, H kann man aus der Absorbereinrichtung gemäß Fig. 41 die gemäß Fig. 42 machen, wie in Fig. 41a gestrichelt dargestellt ist. Eine Möglichkeit der Reali¬ sierung dieser zusätzlichen Austauscheinheiten in Fig. 41c darge¬ stellt. Ein Teil der wasserreichen Lösung aus D wird über eine .By means of two further exchange units G, H, the absorber device according to FIG. 41 can be made as shown in FIG. 42, as shown in broken lines in FIG. 41a. One possibility of realizing these additional exchange units is shown in FIG. 41c. Part of the water-rich solution from D is over a ,
- 30 -- 30 -
Leitung 256, die ein Ventil 258 enthält und durch einen Wärmetau¬ scher 260 führt, durch ein im Kondensator K angeordnetes Wärmetau¬ scherelement 216 der als Desorber arbeitenden Austauscheinheit G zugeführt. Der Dampf, der durch die über das Wärmetauscherelement 216 zugeführte Kondensatioπswärme erzeugt wird, wird in der als Kondensator arbeitenden Austauscheinheit H kondensiert, die Konden¬ sationswärme der Temperatur T« wird einem Kühlturm oder dergleichen zugeführt. Das kondensierte Wasser wird aus H über eine Pumpe 266 in den Verdampfer C eingespeist. Die relativ wasserarme Lösung aus dem Desorber G wird über eine Leitung 268, die eine Pumpe 270 enthält und durch den Wärmetauscher 260 führt, der Ansaugseite der Pumpe 230 zugeführt. Der in Fig. 41c nicht dargestellte, restliche Teil der Anlage kann so aufgebaut sein, wie es anhand von Fig. 41b beschrieben wurde.Line 256, which contains a valve 258 and leads through a heat exchanger 260, is fed through a heat exchanger element 216 arranged in the condenser K to the exchange unit G working as a desorber. The steam which is generated by the heat of condensation supplied via the heat exchanger element 216 is condensed in the exchange unit H, which works as a condenser, the heat of condensation of the temperature T is fed to a cooling tower or the like. The condensed water is fed from H into the evaporator C via a pump 266. The relatively low-water solution from the desorber G is fed to the suction side of the pump 230 via a line 268, which contains a pump 270 and leads through the heat exchanger 260. The remaining part of the system, not shown in FIG. 41c, can be constructed as described with reference to FIG. 41b.
Bei Fig. 41c wird eine Dreifach-Austauscheinheit E-F-K benötigt, diese kann so ausgebildet sein, wie es in Fig. 41d genauer dargestellt ist. Die Wärmetauscherelemente 214, 250 und 216 können, wie dargestellt, aus Rohrschlangen oder Rohrbündeln bestehen.In Fig. 41c a triple exchange unit E-F-K is required, this can be designed as it is shown in more detail in Fig. 41d. The heat exchanger elements 214, 250 and 216 can, as shown, consist of coils or tube bundles.
Wenn die Grundfläche der Anlage beschränkt ist und statt Austausch¬ einheiten mit horizontal langgestreckten Gehäusen Austauscheinheiten in Form von Türmen verwendet werden sollen, kann man eine Konfigu¬ ration verwenden, wie sie in Fig. 41e im Vertikalschnitt und in Fig. 41 f im Querschnitt dargestellt ist. In Fig. 41e sind die Wärme- tauscherelemente 214, 250 und 216 jeweils nur durch ein einzelnes Rohr versinnbildlicht, in der-. Praxis kann es sich um Rohrbündel handeln, wie es in Fig. 41f im Schnitt dargestellt ist. Die Rohrbündel können auch in verschiedenen Sektoren des rohrförmigen Gehäuses angeordnet sein, wie Fig. 41g zeigt.If the base area of the system is limited and replacement units in the form of towers are to be used instead of exchange units with horizontally elongated housings, a configuration can be used as shown in vertical section in FIG. 41e and in cross section in FIG. 41f is. In Fig. 41e, the heat exchanger elements 214, 250 and 216 are each only symbolized by a single tube, in which. In practice, it can be tube bundles, as shown in section in Fig. 41f. The tube bundles can also be arranged in different sectors of the tubular housing, as shown in FIG. 41g.
Fig. 41h zeigt einen der Fig. 41c entsprechenden Anlagenteil, bei dem nur Zweifach-Austauscheinheiten benötigt werden und die Pumpe 230 entfällt. Hier ist der von Dampf aus E gespeiste Kondensator K als Wärmetauscherelement in der Austauscheinheit G untergebracht, die sich im gleichen Gehäuse wie die Austauscheinheit H befindet. Das kondensierte Wasser aus K wird über ein Ausgleichsgefäß 272 und eine Pumpe 274 in den Verdampfer C geleitet. Die Austauscheinheiten E und F teilen sich ein zweites Gehäuse. Die wasserarme Lösung aus E wird über eine Leitung 276, die durch einen Wärmetauscher 278 führt und eine Drossel enthält, in den Desorber G eingespeist. Die relativ wasserarme Lösung aus dem Desorber G wird über die Leitung 228, die die Pumpe 270 enthält und durch den Wärmetauscher 278 führt, in den Absorber D eingeleitet. Die übrigen Anlagenteile sind so ausgebil¬ det, wie es anhand von Fig. 41b erläutert wurde.FIG. 41h shows a system part corresponding to FIG. 41c, in which only double exchange units are required and the pump 230 omitted. Here, the condenser K fed by steam from E is housed as a heat exchanger element in the exchange unit G, which is located in the same housing as the exchange unit H. The condensed water from K is fed into the evaporator C via an expansion tank 272 and a pump 274. The exchange units E and F share a second housing. The low-water solution from E is fed into the desorber G via a line 276, which leads through a heat exchanger 278 and contains a throttle. The relatively low-water solution from the desorber G is introduced into the absorber D via the line 228, which contains the pump 270 and leads through the heat exchanger 278. The other parts of the system are designed as explained with reference to FIG. 41b.
Fig. 41i zeigt mit ausgezogenen Linien das Dampfdruckdigramm für die Absorbereinrichtung gemäß Fig. 41b und mit gestrichelten Linien die ergänzte Einheit gemäß Fig. 41c. Man sieht, daß durch die zusätz¬ lichen Austauscheinheiten G und H die Abwärmetemperatur von etwas über 45°C _bei der Einrichtung-gemäß Fig. 41b auf etwas über 209 bei der Einrichtung gemäß Fig. 41c herabgesetzt wird, was mit einer entsprechenden Verbesserung des Wirkungsgrades verbunden ist.41i shows the vapor pressure diagram for the absorber device according to FIG. 41b with solid lines and the supplemented unit according to FIG. 41c with dashed lines. One sees that is reduced by the zusätz¬ exchanges units G and H, the waste heat temperature of about 45 ° C _ in setting-in accordance with Fig. 41b to just over 20 9 in the apparatus of FIG. 41c, which with a corresponding improvement the efficiency is connected.
In Fig. 43a ist eine Anlage genauer dargestellt, die eine Wärmever¬ sorgungseinheit gemäß Fig. 43 enthält und beispielsweise zur Wasserentsalzung verwendet werden kann. Der als Austreiber arbeiten¬ den Austauscheinheit A wird Betriebswärme der Temperatur T,, z.B. in Form von Heißdampf, über ein Wärmetauscherelement 300 zugeführt. In den Austreiber A wird ferner relativ wasserreiche Lithiumbromidlo¬ sung über eine Leitung 302 eingespeist. Der entstehende Dampf kondensiert in einem im Kondensator B angeordneten Wärmetauscher¬ element 304, dem über eine Leitung 306 aufbereitetes Rohwasser zugeführt wird. Der im Wärmetauscherelement 304 entstehende Dampf wird in einem Gefäß 308 von der Sole abgetrennt und einer Dampfsammelleitung 310 zugeführt. Das im Kondensator B kondensierte Wasser wird über eine Leitung 312, die eine Drossel 314 enthält, in die als Verdampfer arbeitende Austauscheinheit C geleitet, die mit einer Wasserumwälzeinrichtung 316 versehen ist. Die Verdampfungswär¬ me wird durch ein Wärmetauscherelement 318 zugeführt, welches in C angeordnet und durch Kondensation von Dampf geheizt wird, der ihm von der Leitung 310 entweder direkt oder wie bei Fig. 14a über einen oder mehrere Destillationstürme 320 und eine Leitung 324 zugeführt wi rd.43a a plant is shown in more detail, which contains a heat supply unit according to FIG. 43 and can be used, for example, for water desalination. The exchange unit A working as the expeller is supplied with operating heat of the temperature T 1, for example in the form of superheated steam, via a heat exchanger element 300. Relatively water-rich lithium bromide solution is also fed into the expeller A via a line 302. The steam produced condenses in a heat exchanger element 304 arranged in the condenser B, to which raw water which has been treated is fed via a line 306. The steam generated in the heat exchanger element 304 is separated from the brine in a vessel 308 and fed to a steam collecting line 310. The water condensed in the condenser B is fed in via a line 312 which contains a throttle 314 the exchange unit C operating as an evaporator, which is provided with a water circulation device 316. The heat of vaporization is supplied by a heat exchanger element 318, which is arranged in C and is heated by condensation of steam, which is supplied to it from line 310 either directly or, as in FIG. 14a, via one or more distillation towers 320 and line 324 .
Die Sole aus dem Gefäß 308 wird über eine Leitung 324, die eine Pumpe 326 enthält, in ein Wärmetauscherelement 328 geleitet, das in der als Absorber arbeiten den Austauscheinheit D angerodnet und durch die Absorptionswärme geheizt wird, welche bei der Absorption des Wasserdampfes durch die relativ wasserarme Lösung erzeugt wird, die in den Absorber D über eine Leitung 330 von der als Austreiber arbeitenden Austauscheinheit E zugeführt wird. Die Leitung 330 enthält eine Pumpe 332 und führt durch einen Wärmetauscher 334. Die relativ wasserreiche Lösung wird aus dem Absorber D über eine Leitung 336, die eine Pumpe 338 enthält und durch den Wärmetauscher 334 führt, in den Austreiber E eingeleitet. Der im Wärmetauscher¬ element 328 entstehende Dampf wird in einem Trenngefäß 340 abge¬ trennt und der Dampfsammelleitung 310 zugeführt. Die verbleibende Sole wird aus dem Trenngefäß 340 über eine Leitung 342, die eine Pumpe 344 enthält, in ein Wärmetauscherelement 346 eingeleitet, das in der als Absorber arbeitenden Austauscheinheit F angeordnet und durch die Kondensationswärme des im zweiten Austreiber E erzeugten Wasserdampfes geheizt wird. Der entstehende Dampf wird in einem Trenngefäß 348 abgetrennt und der Sammelleitung 310 zugeführt. Die Sole wird über eine Leitung 350, die eine Pumpe 352 enthält, in den Destillationsturm 320 eingeleitet, dem weitere Destillationstürme in Reihe geschaltet sein können, um die Differenz zwischen der Temperatur des Dampfes in der Leitung 310 und der Temperatur, die im Wärmetauscherelement 318 und den anderen, mit Dampf beheizten Wärmetauscherelementen 352 sowie 354 benötigt wird, auszunutzen. Aus dem Absorber F wird die relativ wasserreiche Lösung über eine Leitung 356, die eine Pumpe 358 enthält und durch einen Wärmetau¬ scher 360 führt, in die als Desorber arbeitende Austauscheinheit GThe brine from the vessel 308 is passed via a line 324, which contains a pump 326, into a heat exchanger element 328, which is arranged in the exchange unit D working as an absorber and is heated by the heat of absorption, which is due to the absorption of the water vapor by the relative low-water solution is generated, which is fed into the absorber D via a line 330 from the exchange unit E operating as expeller. The line 330 contains a pump 332 and leads through a heat exchanger 334. The relatively water-rich solution is introduced into the expeller E from the absorber D via a line 336, which contains a pump 338 and leads through the heat exchanger 334. The steam generated in the heat exchanger element 328 is separated off in a separating vessel 340 and fed to the steam collecting line 310. The remaining brine is introduced from the separation vessel 340 via a line 342, which contains a pump 344, into a heat exchanger element 346, which is arranged in the exchange unit F working as an absorber and is heated by the heat of condensation of the water vapor generated in the second expeller E. The resulting steam is separated in a separation vessel 348 and fed to the manifold 310. The brine is introduced via a line 350, which contains a pump 352, into the distillation tower 320, which further distillation towers can be connected in series to determine the difference between the temperature of the steam in the line 310 and the temperature in the heat exchanger element 318 and the other, steam-heated heat exchanger elements 352 and 354 is needed. From the absorber F, the relatively water-rich solution is fed via a line 356, which contains a pump 358 and through a heat exchanger 360, into the exchange unit G, which works as a desorber
ERSATZBLATT eingeleitet, der durch das mit der Dampfleitung 324 verbundene Wärmetauscherelement 54 geheizt wird. Der entstehende Dampf konden¬ siert im Kondensator H, der ein Wärmetauscherelement 366 enthält, durch das die Abwärme der Temperatur Tn abgeführt wird. Das kondensierte Wasser wird aus H über eine Leitung 368, die eine Pumpe 370 enthält, in den Verdampfer C geleitet. Die Lösung aus dem Desorber G wird über die Leitung 302, welche eine Pumpe 372 enthält und durch den Wärmetauscher 360 sowie einen weiteren Wärmetauscher 374 geht, in den Austreiber A zurückgeführt. Die relativ wasserarme Lösung aus dem Austreiber A wird über eine Leitung 376, die eine Pumpe 378 enthält und durch den Wärmetauscher 374 geht, in den Absorber F eingeleitet. Die in 366 entstehende Abwärme kann zum Vorwärmen des über die Leitung 306 zugeführten Rohwassers verwendet werden.ERS ATZ SHEET initiated, which is heated by the heat exchanger element 54 connected to the steam line 324. The resulting steam condenses in the condenser H, which contains a heat exchanger element 366, through which the waste heat of the temperature T n is removed. The condensed water is led from H into the evaporator C via a line 368, which contains a pump 370. The solution from the desorber G is returned to the expeller A via the line 302, which contains a pump 372 and passes through the heat exchanger 360 and a further heat exchanger 374. The relatively low-water solution from the expeller A is introduced into the absorber F via a line 376, which contains a pump 378 and passes through the heat exchanger 374. The waste heat generated in 366 can be used to preheat the raw water supplied via line 306.
Fig. 43c zeigt, wie die Absorbereinrichtung mit den Austauschein¬ heiten A bis H unter Verwendung von horizontal verlaufenden Austauscheinheiten-Anordnungen realisiert werden kann. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 43a bezeichnet. Zusätzlich sind zwei Leitungen 307 und 309 dargestellt, die jeweils ein Regelventil enthalten und zum Lösungsausgleich zwischen den beiden Lösungskreisläufen dienen.43c shows how the absorber device with the exchange units A to H can be realized using horizontally extending exchange unit arrangements. Corresponding parts are designated with the same reference numerals as in Fig. 43a. In addition, two lines 307 and 309 are shown, each of which contains a control valve and are used to equalize the solution between the two solution circuits.
Fig. 43d zeigt eine Abwandlung eines Teiles der Einrichtung gemäß Fig. 43a. Diese Modifikation läßt sich auch bei Fig. 43c sinngemäß durchführen. Während bei Fig. 43a die ganze Lösung aus F nach G geleitet wird, wird bei Fig. 43d'ein Teil der Lösung über eine Leitung 380, die eine Pumpe 382 enthält und durch den Wärmetauscher 374 führt, in die Austauscheinheit A geleitet. Aus der Austauschein¬ heit G wird die Lösung über eine Leitung 384, die eine Pumpe 385 enthält und durch den Wärmetauscher 360 führt, in die Austauschein¬ heit F eingeleitet. Von der Leitung 380 wird zwischen der Pumpe 382 und dem Wärmetauscher 374 ein anderer Teil der Lösung über ein Ventil 359 abgezweigt und durch den Wärmetauscher 360 in den43d shows a modification of part of the device according to FIG. 43a. This modification can also be carried out analogously in FIG. 43c. 43a, the entire solution is passed from F to G, in FIG. 43d 'part of the solution is passed into the exchange unit A via a line 380, which contains a pump 382 and leads through the heat exchanger 374. The solution is introduced into the exchange unit F from the exchange unit G via a line 384, which contains a pump 385 and leads through the heat exchanger 360. Another part of the solution is branched off from the line 380 between the pump 382 and the heat exchanger 374 via a valve 359 and through the heat exchanger 360 into the
ERSATZBLATT Austreiber G eingespeist. Im übrigen entspricht die Anordnung der gemäß Fig. 43a. Der Vorteil dieser Modifikation ist, daß T_ - T. bei vorgegebenen T- und T, größer ist als bei Fig. 43a.REPLACEMENT B L ATT Expeller G fed. Otherwise, the arrangement corresponds to that according to FIG. 43a. The advantage of this modification is that T_ - T. is larger for given T- and T than for Fig. 43a.
Das Dampfdruckdiagramm der die Austauscheinheiten A bis H enthalten¬ den Absorbereinrichtung gemäß Fig. 43a in der gem. Fig. 43d modif zierten Form, deren Wirkungsgrad etwa 4,1 beträgt, ist in Fig. 43b dargestellt.The vapor pressure diagram of the absorber device containing the exchange units A to H according to FIG. 43a in the acc. Fig. 43d modified form, the efficiency of which is approximately 4.1, is shown in Fig. 43b.
Die Figuren 46 bis 48 zeigen Kombinationen, welche einen durch dickere Striche hervorgehobenen Wärmetransformatorteil gemäß Fig. 40b enthalten, der mit einem Wärmepumpenteil gemäß Fig. 39a bzw. Fig. 35c bzw. Fig. 39d kombiniert ist.FIGS. 46 to 48 show combinations which contain a heat transformer part according to FIG. 40b which is emphasized by thicker lines and which is combined with a heat pump part according to FIGS. 39a or 35c or 39d.
Die Figuren 49 bis 51 zeigen Kombinationen der Wärmepum¬ penkonfiguration gemäß Fig. 39g mit einer Wärmetransfor¬ matorkonfiguration gemäß Fig. 40a bzw. Fig. 40b bzw. Fig. 40g. FIGS. 49 to 51 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39g with a heat transformer configuration according to FIGS. 40a, 40b and 40g.
Die Figuren 52 bis 54 zeigen Kombinationen der Wärmepum¬ penkonfiguration gemäß Fig. 39n mit einer Wärmetransfor¬ matorkonfiguration gemäß Fig. 40a bzw. Fig. 40b bzw. Fig. 40n.FIGS. 52 to 54 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39n with a heat transformer configuration according to FIG. 40a or FIG. 40b or FIG. 40n.
Die Figuren 55 bis 57 zeigen Kombinationen der Wärmepum¬ penkonfiguration gemäß Fig. 39m mit einer Wärmetransfor¬ matorkonfiguration gemäß Fig. 40a bzw. Fig. 40b bzw. Fig. 40n.FIGS. 55 to 57 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39m with a heat transformer configuration according to FIG. 40a or FIG. 40b or FIG. 40n.
Die Figuren 58 und 59 zeigen, wie die Wärmetransformator¬ konfiguration gemäß Fig. 40n mit einer Wärmepumpenkonfiguration gemäß Fig. 39b kombiniert werden kann. Die Wärmetransformatorkon¬ figuration könnte auch analog zu Fig. 48 durch eine einzige weitere Austauscheinheit mit einer Wärmepumpenkonfiguration gemäß Fig. 39a kombiniert werden.FIGS. 58 and 59 show how the heat transformer configuration according to FIG. 40n can be combined with a heat pump configuration according to FIG. 39b. The heat transformer configuration could also be combined analogously to FIG. 48 by a single further exchange unit with a heat pump configuration according to FIG. 39a.
Die Figuren 60 und 61 zeigen, wie eine Wärmepumpenkonfiguration gemäß Fig. 39e mit einer Wärmetransformatorkonfiguration gemäß Fig. 40a bzw. Fig. 40b kombiniert werden. Fig. 62 ist eine Kombination der Wärmepumpenkonfiguration gemäß Fig. 39e mit der Wärmetransforma¬ torkonfiguration gemäß Fig. 40g.FIGS. 60 and 61 show how a heat pump configuration according to FIG. 39e is combined with a heat transformer configuration according to FIGS. 40a and 40b, respectively. Figure 62 is a combination 39e with the heat transformer configuration according to FIG. 40g.
Die Figuren 63 und 64 zeigen Kombinationen der Wärmepum¬ penkonfiguration gemäß Fig. 39i mit der Wärmetransfor¬ matorkonfiguration gemäß Fig. 40a bzw. 40b. Das Dampfdruckdiagramm für eine Absorbereinrichtung gemäß Fig. 63, die für ein schonendes Konzentrieren von temperaturempfindlichen Stoffen, wie z.B. von M lch ausgelegt ist und einen Wirkungsgrad von etwa 4,2 hat, ist in Fig. 63a dargestellt.FIGS. 63 and 64 show combinations of the heat pump configuration according to FIG. 39i with the heat transformer configuration according to FIGS. 40a and 40b. 63, which is used for a gentle concentration of temperature-sensitive substances, such as e.g. of M lch and has an efficiency of about 4.2 is shown in Fig. 63a.
Die Figuren 65 und 66 zeigen die Kombination einer Wärmetransforma¬ torkonfiguration gemäß Fig. 40i mit einer Wärmepumpenkonfiguration gemäß Fig. 39a bzw. Fig. 39b.FIGS. 65 and 66 show the combination of a heat transformer configuration according to FIG. 40i with a heat pump configuration according to FIGS. 39a and 39b.
Die Figuren 67 und 68 zeigen die Kombination einer Wärmepumpenkon¬ figuration gemäß Fig. 39h mit einer Wärmetransformatorkonfiguration gemäß Fig. 40b bzw. 40h.FIGS. 67 and 68 show the combination of a heat pump configuration according to FIG. 39h with a heat transformer configuration according to FIGS. 40b and 40h.
Die Fig. 69 und 70 zeigt die Kombination einer Wärme¬ transformatorkonfiguration gemäß Fig. 40h mit einer Wärmepumpenkon¬ figuration gemäß Fig. 39b bzw. 39h. Fig. 73 zeigt die Kombination einer Wärmepumpenkonfiguration gemäß Fig. 39h mit einer Wärmetrans¬ formatorkonfiguration gemäß Fig. 40a. Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 67 bis 70 zeigen besonders deutlich die hohen apparativen Einsparungen, die durch die beschriebenen Kombinationen erzielt werden können. Die Konfiguration gemäß Fig. 39h ist funktionsmäßig eine dreistufige Wärmepumpe. Durch nur eine einzige zusätzliche Austauscheinheit, die bei Tn arbeitet, erhält man eine Kombination aus einer funktionell dreistufigen Wärmepumpe mit einem funktionell zweistufigen Wärmetransformator. Bei Fig. 68 erhält man durch zwei zusätzliche Austauscheinheiten eine Kombination aus einer funktio¬ nell dreistufigen Wärmepumpe mit einem funktionell dreistufigen Wärmetransformator. Entsprechendes gilt für die Fig. 69 bzw. 70.69 and 70 show the combination of a heat transformer configuration according to FIG. 40h with a heat pump configuration according to FIGS. 39b and 39h. FIG. 73 shows the combination of a heat pump configuration according to FIG. 39h with a heat transformer configuration according to FIG. 40a. The exemplary embodiments according to FIGS. 67 to 70 show particularly clearly the high apparatus savings which can be achieved by the combinations described. Functionally, the configuration according to FIG. 39h is a three-stage heat pump. With just one additional exchange unit working at T n , you get a combination of a functional three-stage heat pump with a functional two-stage heat transformer. 68, two additional exchange units provide a combination of a functional three-stage heat pump with a functional three-stage heat transformer. The same applies to FIGS. 69 and 70.
Der Wärmepumpenteil der Wärmepumpen-Wärmetransformatorkombination einer Anlage gemäß der Erfindung läßt sich auch noch durch eine - 36 -The heat pump part of the heat pump-heat transformer combination of a system according to the invention can also be a - 36 -
Kompressor-Wärmepumpenstufe ersetzen oder erweitern, wie in den Figuren 72 bis 94 dargestellt ist.Replace or expand compressor heat pump stage as shown in Figures 72-94.
Die Figuren 72 und 73 entsprechen den Figuren 5 bzw. 3 mit der Ausnahme, daß die Absorber-Wärmepumpenstufe WP der Einrichtungen gemäß Fig. 3 und 5 jeweils durch eine Kompressor-Wärmepumpenstufe ersetzt ist.FIGS. 72 and 73 correspond to FIGS. 5 and 3 with the exception that the absorber heat pump stage WP of the devices according to FIGS. 3 and 5 is replaced by a compressor heat pump stage.
Die Einrichtung gemäß Fig. 74 entspricht in etwa der der Fig. 15; die Einrichtung gemäß Fig. 75 entspricht der der Fig. 13; die Einrichtung gemäß Fig. 76 entspricht der der Fig. 16; die Einrich¬ tung gemäß Fig. 77 entspricht der der Fig. 14; die Einrichtung gemäß Fig. 78 entspricht der der Fig. 24; die Einrichtung gemäß Fig. 79 entspricht der der Fig. 22; die Einrichtung gemäß Fig. 80 entspricht der der Fig. 20; die Einrichtung gemäß Fig. 81 entspricht der der Fig. 19; die Einrichtung gemäß Fig. 82 enthält die Konfiguration gemäß Fig. 6 und einem z-usätzlichen Kompressor K der zwischen die Austauscheinheiten des höchsten und des zweithöchsten Druckbereiches geschaltet ist. Fig. 83 enthält ebenfalls die Konfiguration gemäß Fig. 6 und zusätzlich einen Kompressor Wärmepumpenkreis mit einem Kompressor K dessen Ansaugseite mit den im höchsten Druckbereich der Konfiguration gemäß Fig. 6 arbeitenden Austauscheinheiten verbunden ist und dessen Auslaß an eine als Kondensator arbeitende zusätzliche Austauscheinheit angeschlossen ist, die im Wärmetausch mit der im höchsten Druckbereich und höheren Temperaturbereichen der Konfigura¬ tion gemäß Fig. 6 arbeitenden Austauscheinheit steht und über eine flüssiges Wasser führendes Wasser führende Leitung, die einen Drossel enthält, mit der Austauscheinheit der Konfiguration gemäß Fig. 6 verbunden ist, welche im niedrigeren Temperaturbereich des höchsten Druckbereiches dieser Konfiguration arbeitet.74 corresponds approximately to that of FIG. 15; 75 corresponds to that of FIG. 13; 76 corresponds to that of FIG. 16; the device according to FIG. 77 corresponds to that of FIG. 14; 78 corresponds to that of FIG. 24; 79 corresponds to that of FIG. 22; the device according to FIG. 80 corresponds to that of FIG. 20; the device according to FIG. 81 corresponds to that of FIG. 19; the device according to FIG. 82 contains the configuration according to FIG. 6 and a z-additional compressor K which is connected between the exchange units of the highest and the second highest pressure range. FIG. 83 also contains the configuration according to FIG. 6 and additionally a compressor heat pump circuit with a compressor K whose suction side is connected to the exchange units operating in the highest pressure range of the configuration according to FIG. 6 and whose outlet is connected to an additional exchange unit working as a condenser, 6 which is in heat exchange with the highest pressure range and higher temperature ranges of the configuration according to FIG. 6 and which is connected to the exchange unit of the configuration according to FIG. 6 via a conduit carrying liquid water and containing a throttle works in the lower temperature range of the highest pressure range of this configuration.
Fig. 84 enthält wieder die Konfiguration gemäß Fig. 6; der Kompressor K ist hier jedoch zwischen die im mittleren und oberenFIG. 84 again contains the configuration according to FIG. 6; the compressor K is here, however, between those in the middle and upper
ERSATZBLATT Druckbereich arbeitenden Austauscheinheiten der Konfiguration gemäß Fig. 6 geschaltet und in dem der Fig. 6 entsprechenden Teil der Einrichtung gemäß Fig. 84 ist ein innerer Wärmetausch zwischen der im oberen Temperaturbereich des mittleren Druckberei¬ ches und der im unteren Temperaturbereich des oberen Druckbereiches arbeitenden Austauscheinheit vorgesehen.REPLACEMENT LEAF 6, and in the part of the device according to FIG. 84 corresponding to FIG. 6, an internal heat exchange is provided between the exchange unit working in the upper temperature range of the middle pressure range and the exchange unit working in the lower temperature range of the upper pressure range .
Die Einrichtung gemäß Fig. 85 entspricht der gemäß Fig. 26. Die Einrichtung gemäß Fig. 86 ist analog zu der gemäß Fig. 7;The device according to FIG. 85 corresponds to that according to FIG. 26. The device according to FIG. 86 is analogous to that according to FIG. 7;
Die Einrichtung gemäß Fig. 87 ähnelt der gemäß Fig. 86 mit der Ausnahme, daß eine zusätzliche Austauscheinheit X vorgesehen ist, so daß der Arbeitsmitteldurchsatz im Wärmepumpenkreis WP und im Wärmetransformatorkreis WT unabhängig eingestellt werden können, so daß man bei einer zwischen T? und T. liegenden Temperatur T Wärme aus der Austauscheinheit X entnehmen oder Wärme in die Austauschein¬ heit X einspeisen kann.The device according to FIG. 87 is similar to that according to FIG. 86 with the exception that an additional exchange unit X is provided, so that the working medium throughput in the heat pump circuit WP and in the heat transformer circuit WT can be set independently, so that one can switch between T ? and T. lying temperature T can take heat from the exchange unit X or feed heat into the exchange unit X.
Die Einrichtung gemäß Fig. 88 ist analog zu Fig. 6. Die Einrichtung gemäß Fig. 89 enthält analog zu Fig. 87 eine zusätzliche Austausch¬ einheit X, so daß auch hier wieder ein mittlerer Temperaturbereich T zum Entnehmen oder Zuführen von Wärme zur Verfügung steht.The device according to FIG. 88 is analogous to FIG. 6. The device according to FIG. 89 contains an additional exchange unit X analogous to FIG. 87, so that here too a medium temperature range T is available for removing or supplying heat .
Die Einrichtung gemäß Fig. 90 entspricht der gemäß Fig. 9.90 corresponds to that according to FIG. 9.
Die Einrichtung gemäß Fig. 91 entspricht der gemäß Fig. 53.91 corresponds to that of FIG. 53.
Die Einrichtung gemäß Fig. 92 ist eine Kombination der Einrichtung gemäß Fig. 2 mit einer zusätzlichen Kompressor-Wärmepumpenstufe, die einen zwischen die Austauscheinheiten C und A geschalteten Kompressor enthält.The device according to FIG. 92 is a combination of the device according to FIG. 2 with an additional compressor heat pump stage, which contains a compressor connected between the exchange units C and A.
Fig. 93 entspricht Fig. 92 nur ist hier der Kompressor zwischen die Austauscheinheiten E und D geschaltet.Fig. 93 corresponds to Fig. 92 only here the compressor is connected between the exchange units E and D.
Fig. 94 entspricht Fig. 92, nur ist hier der Kompressor zwischen die Austauscheinheiten F und A geschaltet. Die Fig. 95 zeigt etwas genauer eine zweistufige Wärmepumpenkon¬ figuration des in Fig. 39c dargestellten Typs mit einer zusätz¬ lichen, besonders vorteilhaften Wärmeaustauscheranordnung. Die Wär¬ mepumpenkonfiguration gemäß Fig. 95 enthält eine erste, in einem relativ hohen Druckbereich arbeitende Stufe mit den Austausch¬ einheiten A, B, E, F und eine in einem relativ niedrigen Bereich arbeitende Stufe mit den Austauscheinheiten C, D, E, F. Die Austauscheinheiten B und E sind durch eine flüssiges Arbeitsmittel, wie Wasser, führende Leitung 900, die eine Drossel 902 enthält, verbunden. Die Austauscheinheiten A und C sowie C und F sind durch übliche Absorptionsmittel- oder Lösungskreisläufe 904 bzw. 906, die jeweils einen Wärmetauscher 908 bzw. 910 enthalten, verbunden. Ferner sind Leitungen für dampfförmiges Arbeitsfluid zwischen den Austauscheinheiten A und B, zwischen C und D sowie E und F vorge¬ sehen (im Prinzip könnte die Leitung 900 auch von B nach D führen).Fig. 94 corresponds to Fig. 92, only here the compressor is connected between the exchange units F and A. FIG. 95 shows a two-stage heat pump configuration of the type shown in FIG. 39c with an additional, particularly advantageous heat exchanger arrangement in somewhat more detail. The heat pump configuration according to FIG. 95 contains a first stage working in a relatively high pressure range with the exchange units A, B, E, F and a stage working in a relatively low range with the exchange units C, D, E, F The exchange units B and E are connected by a liquid working medium, such as water, carrying line 900, which contains a throttle 902. The exchange units A and C as well as C and F are connected by conventional absorbent or solution circuits 904 and 906, each of which contains a heat exchanger 908 and 910, respectively. Furthermore, lines for vaporous working fluid are provided between the exchange units A and B, between C and D and E and F (in principle line 900 could also lead from B to D).
Die Anordnung der Austauscheinheiten und der Leitungen entspricht der Darstellung in einem Dampfdruckdiagramm ähnlich beispielsweise wie in Fig. 14b. B und C können im Wärmetausch miteinander stehen, dies ist jedoch nicht notwendig. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung 912 zum Wärmetausch zwischen dem flüssigen Arbeitsmittel in der Leitung 900 des mit höheren Drücken arbeitenden Arbeitsfluidkreises und einem Teilstrom des arbeits- fluidreichen Absorptionsmittels (Lösung) in einer Leitung 914 des bei niedrigeren Drücken arbeitenden Arbeitsfluidkreises bzw. Absorp¬ tionsmittelkreislaufes vorgesehen. Hierzu ist die von F nach C führende Leitung 914, die eine Pumpe 916 enthält und, wie gesagt, arbeitsfluidreiches Absorptionsmittel, also z.B. wasser¬ reiche Lithiumbromidlosung führt, mit einer Abzweigleitung 918 versehen, welche ein Regelventil 920 enthält, durch den Wärme¬ tauscher 912 führt und den durch den Wärmetauscher 910 führenden Teil der Leitung 914 überbrückt. Die Leitung 914 führt bei der dargestellten Konfiguration an der Austauscheinheit C vorbei durch den Wärmetauscher 908 direkt zur Austauscheinheit (Austreiber) A. auch hier könnte die Leitung 914 durch die Austauscheinheit C dienen, dann wäre jedoch zwischen C und A eine weitere Pumpe erforderlich.The arrangement of the exchange units and the lines corresponds to the representation in a vapor pressure diagram, for example similar to that in FIG. 14b. B and C can be in heat exchange with each other, but this is not necessary. According to one aspect of the present invention, there is a device 912 for heat exchange between the liquid working fluid in line 900 of the working fluid circuit operating at higher pressures and a partial flow of the working fluid-rich absorbent (solution) in line 914 of the working fluid circuit or absorber operating at lower pressures ¬ tion medium circuit provided. For this purpose, the line 914 leading from F to C, which contains a pump 916 and, as said, carries working fluid-rich absorbent, for example water-rich lithium bromide solution, is provided with a branch line 918, which contains a control valve 920, through the heat exchanger 912 leads and the leading through the heat exchanger 910 Part of line 914 bridged. In the configuration shown, the line 914 leads past the exchange unit C through the heat exchanger 908 directly to the exchange unit (expeller) A. Here, too, the line 914 could serve through the exchange unit C, but then a further pump would be required between C and A.
Fig. 96 zeigt eine ganz analoge Modifikation eines zweistufigen Wärmetransformators des in Fig. 40c dargestellten Typs. Auch hier findet ein Wärmetausch zwischen flüssigem Arbeitsfluid, das in einer Leitung 930 eines bei relativ hohen Drücken arbeitenden Arbeits- fluidkreislaufes strömt, im Wärmetausch mit einem Teilstrom des arbeitsfluidreichen Absorptionsmittels, welches im Absorptions- mittelkreislaufs des bei relativ niedrigen Drücken arbeitenden Arbeitsfluidkreislaufes strömt. Da die Konfigurationen gemäß Fig. 95 und 96 hinsichtlich des Wärmetauschers 912 ganz entsprechend arbeiten, dürfte sich eine weitere Erläuterung erübrigen.FIG. 96 shows an entirely analogous modification of a two-stage heat transformer of the type shown in FIG. 40c. Here too, a heat exchange between liquid working fluid, which flows in a line 930 of a working fluid circuit working at relatively high pressures, takes place in the heat exchange with a partial flow of the working fluid-rich absorption medium, which flows in the absorption medium circuit of the working fluid circuit working at relatively low pressures. Since the configurations according to FIGS. 95 and 96 work quite appropriately with regard to the heat exchanger 912, a further explanation is not necessary.
Die Wärmetauscheranordnungen gemäß Fig. 95 und 96 können ganz generell bei allen Absorbereinrichtungen verwendet werden, die zwei Wärmepumpen- bzw. Wärmetransformator-Stufen des oben erläuterten Typs enthalten. Der durch einen welligen Teil dargestellte innere Wärmetausch ist für die Funktion des beschriebenen speziellen Wärmetauschers 912 nicht wesentlich.95 and 96 can be used in general with all absorber devices which contain two heat pump or heat transformer stages of the type explained above. The internal heat exchange represented by a wavy part is not essential for the function of the special heat exchanger 912 described.
Abschließend sei noch erwähnt, daß bei Destillations- und Entsal¬ zungsanlagen, die Destillationstürme enthalten, wie es beispielswei¬ se in Fig. 14a und Fig. 43a dargestellt ist, die Sole auch zuerst durch die Destillationstürme und dann durch die mit einer Wärmever¬ sorgungseinrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstete Anlage geleitet werden kann. Es ist weiterhin möglich, die Reihenfolge der Einheiten der Anlage, die von der Sole nacheinander durchflössen werden, zu ändern. Finally, it should also be mentioned that in distillation and desalination plants which contain distillation towers, as is shown, for example, in FIGS. 14a and 43a, the brine also first through the distillation towers and then through those with a heat supply device equipped system can be directed according to the invention. It is also possible to change the order of the units in the system, which the brine flows through one after the other.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Anlage mit einem Prozeßteil, der Eingangswärmeenergie in mindestens einem Eingangswärmetemperaturbereich (T_) benötigt und von dem Wärmeenergie in mindestens einem Ausgangswärmetempera¬ turbereich (T_.), der tiefer liegt als der Eingangswärmetemperaturbe¬ reich (T_) abgeführt werden muß, und mit einem Wärmeversorgungsteil, der eine Absorbereinrichtung und eine Betriebsenergiequelle (WQ) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeversorgungsteil (WVT) eine Kombination eines Wärmetransformators (WT) und einer Wärmepumpe (WP) enthält, die vom Prozeßteil benötigte Eingangswärmeenergie an den Prozeßteil liefert, die Ausgangswärmeenergie vom Prozeßteil aufnimmt und seinerseits zwischen die Betriebsenergiequelle (WQ) und eine Wärmesenke, die Abwärme in einem Temperaturbereich CTfi), der tiefer liegt als der Ausgangswärmetemperaturbereich (T.) des Proze߬ teils, vom Wärmeversorgungsteil aufnimmt, geschaltet ist.1.System with a process part which requires input heat energy in at least one input heat temperature range (T_) and from which heat energy in at least one output heat temperature range (T_.), Which is lower than the input heat temperature range (T_), and which has to be dissipated Heat supply part which contains an absorber device and an operating energy source (WQ), characterized in that the heat supply part (WVT) contains a combination of a heat transformer (WT) and a heat pump (WP) which supplies the input heat energy required by the process part to the process part, the output heat energy from Process part takes up and in turn between the operating energy source (WQ) and a heat sink, the waste heat in a temperature range CT fi ), which is lower than the initial heat temperature range (T.) of the process part, from the heat supply part, is connected.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombina¬ tion einen Wärmetransformatorteil und einen Wärmepumpenteil enthält, die zusammen nur einen einzigen Arbeitsfluidkreislauf enthalten (Fig. 6, 7, 26, 27).2. Plant according to claim 1, characterized in that the combination includes a heat transformer part and a heat pump part, which together contain only a single working fluid circuit ( Fig. 6, 7, 26, 27).
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepum¬ pe und der Wärmetransformator mindestens eine Austauscheinheit gemeinsam haben.3. Plant according to claim 1, characterized in that the heat pump and the heat transformer have at least one exchange unit in common.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennze chnet, daß die Wärmepum¬ pe einen funktionell mehrstufigen Wärmepumpenteil mit nur einem einzigen Arbeitsfluidkreislauf enthält (Fig. 39 o, Fig. 39 q) .4. Plant according to claim 1, characterized in that the heat pump contains a functionally multi-stage heat pump part with only a single working fluid circuit (Fig. 39 o, Fig. 39 q).
5. Anlage nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetransformator einen funktionell mehrstufigen Wärmetransforma-5. Plant according to claim 1 or 4, characterized in that the heat transformer is a functionally multi-stage heat transformer
ERSATZBLATT torteil mit nur einem einzigen Arbeitsfluidkreislauf enthält (Fig. 40o, Fig. 40q).REPLACEMENT LEAF contains gate part with only a single working fluid circuit (Fig. 40o, Fig. 40q).
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Vorwärmen des Prozeßgutes durch die Abwärme des Wärmetransformatorteils.6. Plant according to one of the preceding claims, characterized by a device for preheating the process material by the waste heat of the heat transformer part.
7. Anlage, insbesondere nach Anspruch 1 mit einem zweistufigen Wärmepumpenteil, der einen in einem vorgegebenen, relativ hohen Druckbereich arbeitenden Arbeitsfluidkreislauf und einen in einem bezüglich des vorgegebenen Druckbereiches relativ niedrigen Druckbe¬ reich arbeitenden Arbeitsfluidkreislauf enthält, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen dem flüssigen Arbeitsfluid in dem im relativ hohen Druckbereich arbeitenden Arbeitsfluidkreislauf und einem Teilstrom des arbeitsfluidreichen Absorptionsmittels in dem im relativ niedrigen Druckbereich arbei¬ tenden Arbeitsfluidkreislauf (Fig. 95).7. System, in particular according to claim 1 with a two-stage heat pump part, which contains a working fluid circuit working in a predetermined, relatively high pressure range and a working fluid circuit working in a relatively low pressure range with respect to the predetermined pressure range, characterized by a device for heat exchange between the liquid Working fluid in the working fluid circuit working in the relatively high pressure range and a partial flow of the working fluid-rich absorbent in the working fluid circuit working in the relatively low pressure range (FIG. 95).
8. Anlage, insbesondere nach Anspruch 1 oder 7 mit einem Wärmetrans¬ formatorteil, der einen in einem vorgegebenen, relativ hohen Druckbereich arbeitenden Arbeitsfluidkreislauf und einen in einem bezüglich des vorgegebenen Druckbereichs relativ niedrigen Druckbe¬ reich arbeitenden Arbeitsfluidkreislauf enthält, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen dem flüssigen Arbeitsmittel in dem im relativ hohen Druckbereich arbeitenden Arbeitsfluidkreislauf und einem Teilstrom des arbeitsfluidreichen Absorptionsmittels in dem im relativ niedrigen Druckbereich arbei¬ tenden Arbeitsfluidkreislauf (Fig. 96). 8. System, in particular according to claim 1 or 7 with a heat transformer part, which contains a working fluid circuit working in a predetermined, relatively high pressure range and a working fluid circuit working in a relatively low pressure range with respect to the predetermined pressure range, characterized by a device for heat exchange between the liquid working fluid in the working fluid circuit working in the relatively high pressure range and a partial flow of the working fluid-rich absorption medium in the working fluid circuit working in the relatively low pressure range (FIG. 96).
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WO (1) WO1986004517A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5367884B1 (en) * 1991-03-12 1996-12-31 Phillips Eng Co Generator-absorber-heat exchange heat transfer apparatus and method and use thereof in a heat pump
US5271235A (en) * 1991-03-12 1993-12-21 Phillips Engineering Company High efficiency absorption cycle of the gax type
US5570584A (en) * 1991-11-18 1996-11-05 Phillips Engineering Co. Generator-Absorber heat exchange transfer apparatus and method using an intermediate liquor
US5579652A (en) * 1993-06-15 1996-12-03 Phillips Engineering Co. Generator-absorber-heat exchange heat transfer apparatus and method and use thereof in a heat pump
US5490393A (en) * 1994-03-31 1996-02-13 Robur Corporation Generator absorber heat exchanger for an ammonia/water absorption refrigeration system
US5782097A (en) * 1994-11-23 1998-07-21 Phillips Engineering Co. Generator-absorber-heat exchange heat transfer apparatus and method and use thereof in a heat pump
JP4376788B2 (en) * 2002-09-26 2009-12-02 株式会社荏原製作所 Absorption refrigerator
JP4701147B2 (en) * 2006-10-06 2011-06-15 日立アプライアンス株式会社 2-stage absorption refrigerator
CH712029A1 (en) * 2016-01-12 2017-07-14 Thermal Purification Tech Ltd Low-temperature distillation plant.
DE102021105702A1 (en) 2021-03-09 2022-09-15 Acuago GmbH Water treatment device for the thermal treatment of water and method for water treatment and heat pump for a water treatment device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE278076C (en) * 1911-08-11
DE678942C (en) * 1932-12-22 1939-07-29 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Device for heat conversion
US3203875A (en) * 1962-08-20 1965-08-31 Harold V Sturtevant Apparatus for distilling water with waste heat
DE2803118B2 (en) * 1978-01-25 1980-07-31 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden Method for heating with an absorption heat pump system and device for carrying out the method
DE3004197A1 (en) * 1980-02-06 1981-08-27 GST Gesellschaft für Systemtechnik mbH, 4300 Essen METHOD FOR RECOVERY OF THE HEAT ENERGY CONTAINED IN THE MULTI-STAGE EVAPORATORS USED IN THE BROTHS OF THERMAL FUEL SEPARATION PROCESSES, AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCESS
DD154949A3 (en) * 1980-09-10 1982-05-05 Hans Foerster METHOD FOR PRODUCING WASTE WASTE FROM ABWAERME WITH THE HELP OF A SORPTION PROCESS
US4402795A (en) * 1980-09-18 1983-09-06 Erickson Donald C Reverse absorption heat pump augmented distillation process
KR860000192B1 (en) * 1980-12-03 1986-03-03 아사히가세이 고오교오 가부시기가이샤 Method for recovering and utilizing waste heat
WO1982003448A1 (en) * 1981-03-24 1982-10-14 Georg Alefeld Installation with a plurality of stages comprising circuits of fluids and absorption agents,and method for operating such installation
DE3277930D1 (en) * 1981-07-31 1988-02-11 Seikisui Chemical Co Ltd Metal hydride heat pump system
DE3140013C2 (en) * 1981-10-08 1986-06-19 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Method and device for utilizing exhaust steam
US4458499A (en) * 1982-06-16 1984-07-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Absorption heat pump system
US4441332A (en) * 1982-12-06 1984-04-10 Gas Research Institute Absorption refrigeration and heat pump system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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