EP3500807B1 - Hybrider verdampfer - Google Patents

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EP3500807B1
EP3500807B1 EP17748788.1A EP17748788A EP3500807B1 EP 3500807 B1 EP3500807 B1 EP 3500807B1 EP 17748788 A EP17748788 A EP 17748788A EP 3500807 B1 EP3500807 B1 EP 3500807B1
Authority
EP
European Patent Office
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evaporator
working fluid
working
gas bubbles
fluid
Prior art date
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Active
Application number
EP17748788.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3500807A1 (de
Inventor
Alexander WARLO
Lena Schnabel
Rahel VOLMER
Gerrit FÜLDNER
Jörg Weise
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3500807A1 publication Critical patent/EP3500807A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3500807B1 publication Critical patent/EP3500807B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/026—Evaporators specially adapted for sorption type systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt

Definitions

  • the invention relates to a hybrid evaporator with an evaporator structure forming a heat transfer surface and a working medium reservoir containing a working fluid, the evaporator structure having a coolant flow and a method for operating such an evaporator.
  • the working liquid is also referred to as the working medium or refrigerant.
  • Such evaporators are used either in refrigerating machines or in heat pumps.
  • the evaporator structure is cooled by the working liquid evaporating at the evaporator structure.
  • the vaporized working liquid is first adsorbed on an adsorber.
  • the loaded adsorber is brought to a higher temperature level, whereupon the working liquid is desorbed again and condensed in a condenser as condensate.
  • the cooling of the evaporator structure is used for a technical application
  • the heating of the condenser and/or the adsorber is used for a technical application.
  • the evaporator structure is therefore also referred to as a heat exchanger or heat exchanger structure.
  • the flow of useful heat can be extracted from the air conditioning machine by a coolant flow through the evaporator structure. A closed circuit of the coolant is realized in this way.
  • Such air conditioning machines which can be designed as adsorption chillers or heat pumps, for example So the working medium cyclically evaporated and adsorbed or desorbed and condensed.
  • chillers can have a sorber and a component that combines condenser and evaporator structure, such as in EP 1 278 028 B1 disclosed.
  • the evaporator structure is then operated alternately as an evaporator and condenser. This means that the working liquid is evaporated at the evaporator and, after adsorption and desorption at the sorber, is condensed again at the evaporator at the condensation temperature in alternating sequence.
  • heat exchangers for evaporation/condensation have been used in adsorption heat pumps and chillers, which work according to the principle of partially flooded pool evaporation, sometimes also in connection with capillary structures, on the surface of which the working liquid evaporates from thin films.
  • air-conditioning machines designed as absorption chillers mostly sprinkled tube bundles are used as an evaporator or heat exchanger structure.
  • the heat exchanger structure is sprinkled or sprayed with refrigerant from above.
  • the refrigerant forms a thin film (trickling film) on the heat exchanger structure, on the surface of which it evaporates.
  • a widely used approach in adsorption chillers and heat pumps is partially flooded operation, such as in the DE 100 33 972 B4 disclosed.
  • the evaporator structure is partially flooded by the working liquid, ie partially immersed in the sump (structural flooding).
  • structural flooding thin films of the working fluid can be produced on the heat transfer surface, which have a low thermal resistance.
  • the wetting of the heat transfer surface with working liquid takes place, for example, in the DE 10 2008 028 854 A1 by utilizing the capillary effect.
  • the heat transfer surface is formed by a low-finned tube and thus forms a capillary structure.
  • the capillary structure fulfills a dual function during the evaporation of the working liquid: on the one hand, it causes an increase in the heat-transferring surface; on the other hand, the capillary effect pulls the refrigerant against the gravitational force onto the capillary structure and distributes it evenly there.
  • the working liquid evaporates from the very thin films created in this way along the so-called 3-phase boundary between vapour, liquid and metal.
  • the DE 10 2011 015 153 A1 discloses an in situ storage of working fluid during the condensation/desorption phase on horizontal heat transfer surfaces, such as exist in lamellar heat exchangers. During the evaporation/adsorption phase, the working liquid present on the structure is evaporated again. The problem with this approach is that the working liquid also condenses in places where it does not form a thin film but completely fills structural areas, partially drips off and can therefore not be thermally activated or can only be activated with a very high thermal resistance.
  • the WO 2016/059777 A1 discloses a sealed container having various sections. These are designed as adsorbers, evaporators and condensers for the working fluid in the sealed container.
  • the EP 1 645 819 A1 relates to a vacuum sorption device comprising a sorber which periodically adsorbs or desorbs a refrigerant, an evaporator and a condenser which are arranged together in a vacuum housing. According to this disclosure, it is provided that the vacuum housing has an at least double-walled area that forms the capacitor.
  • a hybrid evaporator according to the preamble of claim 1 and a method for operating a hybrid evaporator in which a refrigerant is provided in a reservoir of an evaporator device of a single-stage or multi-stage refrigeration system and a fluid to be cooled is cooled by using a heat exchanger of Evaporator device for cooling a cooling heat transfer from the fluid to be cooled to the refrigerant takes place, and the refrigerant evaporates at least partially on the heat exchanger due to the cooling heat transfer.
  • the vaporized refrigerant is fed to a liquefaction device.
  • the evaporation of the working liquid takes place by still boiling, which is understood to mean boiling without the formation of bubbles.
  • silent (convective) boiling with refrigerant films larger than 1 mm the heat transfer during evaporation is essentially limited by the transport of heat through the refrigerant film.
  • the greater the film thickness the greater the heat transfer resistance to be overcome.
  • the thermal resistances are very high, since only the water surface contributes to the evaporation. For the best possible heat transfer Therefore, very small film thicknesses of the working liquid on the heat transfer surface of the evaporator structure are sought.
  • the evaporation of water as a pure substance takes place in a temperature range from 0°C to 30°C.
  • the pressures are correspondingly low in the range from 0.006 bar (0°C) to 0.042 bar at 30°C.
  • water as a pure substance is cyclically transferred from the solid to the gaseous phase in a temperature range from ⁇ 10° C. to 0° C.
  • the density difference between the liquid and the vapor phase is very large. At 10°C the density of the liquid phase is 999.7 kg/m 3 , that of the gaseous phase 0.0094 kg/m 3 . This results in a density quotient of around 100,000.
  • the large density quotient in particular must be taken into account by designs in which boiling is not carried out in the flow but in a free volume in order to keep pressure losses low and to avoid the blockage of the heat exchanger with vapor cushions that do not escape due to the high pressure loss.
  • water as the working fluid in the pressure and temperature range described requires wall superheating of more than 20 K on smooth surfaces and at least 7 K on structured surfaces in order to set continuous nucleate boiling with high heat transfer coefficients.
  • Wall overheating of the magnitude mentioned cannot be implemented in heat pump or refrigeration technology applications, since high wall overheating is synonymous with increased cold water temperatures or reduced boiling pressures, which have an unfavorable effect on the required compression ratio or the sorption pressure and thus on the efficiency of the cycle process. This is in particular for water, the freezing point is another limiting operating variable.
  • the object of the present invention is to provide a hybrid evaporator and a method for operating a hybrid evaporator which reduces the disadvantages of the prior art, with the intention in particular to enable an improvement in performance with driving temperature differences comparable to the prior art.
  • gas bubble means a vapor bubble generated by the bubble generation structure in the reservoir of the working liquid and rising in the working liquid.
  • the heat exchanger concept implemented according to the invention serves as an evaporator, particularly in refrigeration machines and heat pumps, and can therefore be used, for example, in sorption systems in low-pressure applications, but also for distributing trickling films, for example in absorption processes.
  • a thin liquid film of the working liquid can thus be formed on the heat transfer surface of the evaporator structure, which can be evaporated almost completely and offers a low thermal resistance between the heat transfer surface and the adjacent surface of the working liquid.
  • heat can be introduced into the working liquid sump, which leads to the formation of gas bubbles locally.
  • the refrigerant sprayed as a result i.e.
  • the working liquid hits the evaporator structure and forms the desired thin liquid film there.
  • the formation of bubbles in the working liquid sump and thus the evaporation capacity can be adjusted by controlling a heating output. If the pressure is low, there may be a strong splashing of the working liquid.
  • the heat output can be brought in, for example, by constant basic heating and regulation by a second, additional heat source and/or by spot heating, e.g. an electrical resistance.
  • the evaporator structure can thus be structurally separate from the bubble generation structure in such a way that the energy introduced by the bubble generation structure into the working medium reservoir to generate the gas bubbles is at least essentially is independent of the temperature of the cooling liquid in the cooling liquid passage of the evaporator structure and/or can be controlled.
  • the evaporator structure of the air conditioning machine according to the invention thus contains at least two structural areas, one structural area being flooded or at least partially flooded as a bubble generation structure in the working medium reservoir and being designed in such a way that nucleate boiling can be initiated on the outside of the structure. Due to the high density quotient between liquid and vapor, gas bubbles generated as vapor bubbles reach a large volume, which leads to a strong entrainment of the working liquid when the gas bubbles detach and rise.
  • the working fluid Due to the nucleate boiling, the working fluid squirts out of the working fluid reservoir and, in the second structural area designed as an evaporator structure, hits its heat transfer surface, which is designed as the outside of a heat exchanger, which is designed due to its geometric structure in such a way that the working fluid is distributed over a large area and from the resulting thin films.
  • the evaporator structure to be wetted in this way can be arranged above the bubble generation structure or also to the side of it. It can be fully or partially immersed in the working fluid sump. In the event of partial immersion, at least if capillary active distribution structures are present on the surface of the evaporator structure, additional suction of the working liquid from the working medium sump can be effected. No pump is required within the vacuum system, ie the system in which the working liquid is evaporated. As a result, no mechanically moving components have to be present, so that a long service life can result. Furthermore, a simple regulation of the air conditioning machine via the energy supply of the bubble generation structure.
  • Controllable wetting of the heat transfer surface with thin working liquid films is made possible, so that high heat transfer coefficients can be achieved. No pump and no capillary refrigerant distribution structure is required for this.
  • This provides an evaporator with high power density at low driving temperature differences, in particular for water as the working fluid and other low-pressure working fluids, such as methanol.
  • the results that can be achieved with the air conditioning machine according to the invention with the evaporation of thin, trickling, ie generated from the sprayed working fluid, water films achieve at least 15% higher performance compared to capillary generated water films with comparable driving temperature differences.
  • gas bubbles are generated with a small proportion of the energy required for operation and/or energy extracted from a coolant, the task of which is to distribute coolant, ie working fluid, on the evaporator structure(s).
  • the targeted generation of gas bubbles in the working liquid can be achieved by designing structures or by only supplying energy in phases.
  • the bubble generation structure advantageously has a fluid guide tube for generating the gas bubbles by nucleate boiling.
  • a cooling liquid can be guided through the fluid-guiding tube, from which heat is withdrawn in order to generate the gas bubbles.
  • This can be the same cooling liquid that is conducted through the cooling liquid passage of the evaporator structure. such Heat is withdrawn from the cooling liquid both during the generation of bubbles and during the evaporation of the working liquid.
  • the hydraulic connection of the two fluid-carrying structures ie the cooling liquid passage of the evaporator structure and the fluid-carrying tube of the bubble generation structure, can be implemented either in series or in parallel.
  • the fluid-guiding pipe and the cooling liquid passage are arranged in series in a cooling liquid circuit.
  • the fluid guide tube is first flowed through by the cooling liquid, so that the cooling liquid temperature there is higher than in the cooling liquid passage.
  • the energy for the formation of the gas bubbles i.e. for the formation of bubbles, is thermally supplied to the working medium reservoir by the flow of the cooling liquid circuit formed by the cooling liquid, e.g. a cold water circuit.
  • the thermal energy for generating the gas bubbles is thus introduced directly via the cooling liquid circuit by running through it in series, i.e. the greatest temperature difference between the cooling liquid and the working liquid is then present in the bubble generation structure.
  • a heat exchanger can be used as the bubble formation structure, which is designed in such a way that its cold water inlet area enables bubble-forming overheating.
  • the bubble generation structure can have electrical heating means and/or a heat pipe and/or mechanical means for generating the gas bubbles.
  • the energy for bubble formation can then additionally or alternatively to the thermal supply through the flow of eg cold water circuit or other heat-transporting fluid circuits, by electrical heating elements such as electrical resistors or initiating microwaves and / or heat pipes and / or be supplied by mechanical methods such as shaking and/or introducing ultrasound.
  • electrical heating elements such as electrical resistors or initiating microwaves and / or heat pipes and / or be supplied by mechanical methods such as shaking and/or introducing ultrasound.
  • the wall overheating i.e. the temperature of the outer wall of the bubble generation structure that is in contact with the working liquid, is that of the heat transfer surface of the evaporator structure through which the cooling liquid circuit, e.g. a cold water circuit, is conducted is significantly exceeded, the bubble generation structure is thermally well insulated from the evaporator structure.
  • the bubble generation structure can advantageously have a pipe deflection and/or surface structures to increase heat transfer to the working liquid and/or to improve bubble detachment of the gas bubbles.
  • Surface structures serving to support the formation of gas bubbles and to support the detachment of gas bubbles can form gaps and/or cavities.
  • the fluid-guiding tube can have an inhomogeneous surface finish, in particular partial surface insulation and/or alternating hydrophilic and hydrophobic areas.
  • the gas bubbles forming at the bubble generation structure can grow to a considerable size, e.g., several centimeters. Depending on the installation space, this can cause strong spattering and pronounced convection when the bubble breaks off.
  • bubbles can often be attributed locally to gaps at the structure edge of the bubble generation structure with a gap width of less than 1 mm or to microstructures with good thermal conductivity, e.g. fibers and/or grooves.
  • Such surface structures serve to improve bubble detachment and/or bubble formation.
  • the working liquid can be sprayed, for example, by a targeted geometric arrangement of fluid-carrying pipes or channels of the bubble generation structure and/or structures applied or incorporated into the heat-transferring surface of the bubble generation structure, such as e.g. B. pins, pins, grooves, fabric, perforated films, fibers, sponges, etc. are reinforced.
  • a targeted geometric arrangement of fluid-carrying pipes or channels of the bubble generation structure and/or structures applied or incorporated into the heat-transferring surface of the bubble generation structure such as e.g. B. pins, pins, grooves, fabric, perforated films, fibers, sponges, etc. are reinforced.
  • the working medium is overheated locally at points such as pipe deflections, so that vapor bubbles form there more quickly and working medium sprays out of the working medium reservoir.
  • a further possibility for improving the generation of vapor bubbles is the introduction of poorly thermally conductive materials at the interface between the working liquid and the outer surface of the bubble generation structure, for example a structure through which
  • the bubble generation structure has means for introducing a two-phase flow of the working liquid containing the gas bubbles into the working medium reservoir.
  • the gas bubbles required to spray the working liquid can also be generated by introducing a two-phase flow, which is generated, for example, from the pressure difference in the working liquid between a condenser and the evaporator structure by means of a throttle element.
  • the two-phase mixture forming the two-phase flow flows into the coolant pool, ie the working medium reservoir, from below.
  • the gas bubbles then rising in the working liquid generate the entrainment of the liquid refrigerant, i.e. the working liquid.
  • the evaporator structure advantageously has fins (cooling fins or lamellae) and/or the coolant passage is at least partially plate-shaped for this purpose and/or the coolant passage is at least partially constructed as tubes running parallel to one another.
  • the heat exchanger structure ie the evaporator structure, onto which refrigerant, ie working fluid, is sprayed by the gas bubbles formed, is arranged in such a way that it is easily accessible for the sprayed coolant. This can be implemented, for example, in the form of lamellae aligned vertically or laterally over the working medium reservoir, plates through which flow occurs, or tubes arranged in alignment one above the other.
  • an staggered arrangement of the structure can be formed in the uppermost structural row of an evaporator structure formed in several structural rows arranged one above the other.
  • a terraced arrangement of the rows of structures can also be provided, so that refrigerant flowing off is collected and further distributed evenly.
  • a surface structure and/or a hydrophilic coating and/or a porous layer is applied to the heat transfer surface of the evaporator structure, an improvement in the distribution of the working liquid can be achieved.
  • the heat transfer surface to be wetted is characterized by very good wetting behavior. This can be done either by a surface structuring formed by mechanical structuring in the form of grooves, pins, etc. in a targeted manner, porous layers with a structure height of less than 1 mm and/or by a hydrophilic or contact angle-reducing surface coating and/or chemical pretreatment of the heat transfer surface happen.
  • the heat transfer surface on which the thin film of the working liquid, eg a film of water, evaporates can also have properties that contribute to an even distribution of the working liquid on the one hand, but also to increasing the residence time and mixing of the working liquid on the other.
  • This can be, for example, herringbone-like corrugated structures and/or also structural specifications that can be determined with the design of embossed grooves or applied porous structures, eg fibers, fabric, sponges.
  • Porous particles can be introduced into the working liquid.
  • Such particles embedded in the liquid refrigerant are, in particular, inert, highly porous and good thermally conductive. Due to convection in the working fluid reservoir, these particles are repeatedly thrown to the surface of the working fluid, where they can quickly evaporate refrigerant due to their very large contact area with the vapor space above the working fluid reservoir. The heat required for this is first withdrawn from the particle, which, after entering the liquid, withdraws it from the working liquid and thus, for example, from a cold water circuit. The particles mixed with the refrigerant are moved strongly due to the formation of bubbles. If these particles are inert, highly porous and good thermal conductors, they can quickly release the refrigerant stored in them in the vapor space.
  • the heat extracted from the particle is returned to it as soon as the particle re-enters the working liquid sump and can thus be withdrawn from the cooling liquid circuit, eg a cold water circuit, via the working liquid sump.
  • the evaporator structure can also be integrated into the bottom or the sides of the working medium reservoir.
  • a partially incorporated bubble generation structure is thermally easy to insulate.
  • Fabric structures and/or wire structures can be arranged in the working medium reservoir. If the evaporator structure is partially immersed in the working fluid reservoir, at least if capillary active distribution structures are present on the surface of the evaporator structure, additional suction of the working fluid from the working fluid sump can be effected. With this approach, open-pored fabric or wire structures can be used to distribute the working fluid.
  • the structure carrying the cooling liquid e.g. cold water, can also be incorporated directly into the fabric structure.
  • Beneficial can a working medium conveying tube, which dips into the working medium reservoir with an open end.
  • the distributor structure forms part of the evaporator structure.
  • a funnel-shaped working fluid delivery pipe with the working fluid delivery pipe with an open end, in the case of the funnel shape the wide funnel filling end, immersing itself in the working fluid reservoir, rising gas bubbles can pump the working fluid, i.e. refrigerant, through the working fluid delivery pipe against the force of gravity, so that the Spray area can be increased above the evaporator structure, for example.
  • the working fluid i.e. refrigerant
  • the spray area can be increased above the evaporator structure, for example.
  • liquid refrigerant can be distributed from above onto the heat transfer surface.
  • the liquid coolant can be conveyed to a level above the heat exchanger by means of a narrowing of the cross section of the working medium conveying pipe or other fluid guiding structures and from there can be distributed to the evaporator structure by gravity.
  • a pump is implemented that conveys the liquid refrigerant in a targeted manner to the higher-lying evaporator structure.
  • the mechanical energy required for this is drawn from the thermally driven formation of bubbles and the resulting increase in volume of the refrigerant. This practically does not reduce the efficiency of the evaporation process, since the mechanical energy required to pump a quantity of refrigerant to be evaporated is only a negligible fraction of the heat quantity converted. For example, 1 gram of water lifted 0.1 meter requires 0.001 joules of mechanical energy compared to 2400 joules/gram of vaporization enthalpy. A combination of wetting the evaporator structure from below and above can also be carried out.
  • the driving force of the rising gas bubbles is used to sprinkle the evaporator structure with working liquid from above.
  • a distribution network as a distribution structure that ends in a targeted manner above the evaporator structure or its parts that form the heat transfer surface and is acted upon from above.
  • the distributor structure should be sufficiently porous to allow the vapor of the working liquid present in the gas bubbles to flow to the adsorber without liquid entrainment.
  • elements such as valves, flaps, flow carriers can also be moved.
  • the desorbed working liquid condenses on the evaporator structure is, can on an additional, a capacitor training module can be omitted.
  • the operation of the evaporator structure of an air conditioning machine according to the invention is possible both as a pure evaporator and as a combined evaporator/condenser in one component. In the latter mode of operation, the working liquid condenses on the structures through which fluid actively flows, ie the cooling liquid passage, of the evaporator structure, with excess condensate being able to drip off the non-flooded evaporator structure and collecting in the working medium reservoir in which the second structure, ie the bubble generation structure, is located.
  • An advantage of this design is that even with increasing refrigerant liquefaction, a constant condensation surface is available and all working liquid, even if it condenses in undesired places, can be reactivated or evaporated, since the working medium reservoir is preferably located on the bottom of a component that Working liquid and its vapor includes spatially.
  • a cooling liquid circuit for example a cold water circuit
  • the bubble generation structure by means of which the nucleate boiling is generated, is characterized in that a high heat flow density in the form of wall overheating of more than 10 Kelvin can be applied locally in a very limited manner.
  • the flow of heat and/or energy generated in this way from the bubble generation structure into the working liquid can be generated by thermal or electrical energy or by measures such as shaking, ultrasound, or microwaves.
  • the energy supply is designed in such a way that the heat input into the liquid refrigerant remains low and is limited to the creation of the bubbles.
  • available heat for gas bubble formation can alternatively or additionally be supplied at other temperature levels, ie at different temperature levels than the temperature level of the cooling liquid circuit.
  • available heat for gas bubble formation can alternatively or additionally be supplied at other temperature levels, ie at different temperature levels than the temperature level of the cooling liquid circuit.
  • a significantly higher temperature level and thus higher wall overheating can also be generated than the wall overheating on the heat transfer surface of the evaporator structure provided for the refrigerant evaporation and wetted with a thin film of the working liquid .
  • This supply of heat at a higher temperature level causes only a very small amount of heat input. In this case, a good thermal delimitation of the areas of high wall overheating from the other evaporation areas, ie in particular the evaporation structure, is provided.
  • the energy used to generate the gas bubbles is fed discontinuously to the bubble generation structure by means of a power control module.
  • the energy required to create the bubbles is delivered in phased, pulsating, and/or controlled capacity according to process requirements.
  • FIG 1 an embodiment of an evaporator 1 according to the invention is shown, in which the bubble generation structure 2 has a fluid guide tube 3 .
  • the bubble generation structure 2 arranged in the region of the working medium reservoir 5 is partially in the working medium reservoir 5 collected working fluid 7 flooded.
  • heavily sprayed gas bubbles 8 are generated in the working liquid 7 in a targeted manner.
  • Working liquid 7 entrained in the working liquid 7 rising gas bubbles 8 sprays over the surface 9 of the working liquid 7 in the working medium reservoir 5 into a spray area of the working liquid 7 to introduce the working liquid 7 to generate the gas bubbles 8 by nucleate boiling.
  • An evaporator structure 10 is arranged in the spray area above the working medium reservoir 5 and the partially flooded bubble generation structure 2 arranged therein.
  • the evaporator structure 10 is formed by a pipe forming a cooling liquid passage 11 .
  • the evaporator structure 10 has a heat transfer surface 13 formed from a porous material (porous layer), which is wetted by the working liquid 7 entrained with a working liquid film. The latter is represented symbolically by the gas bubbles 8 impinging on the evaporator structure 10 .
  • the evaporator structure 10 enables areal wetting with thin working fluid films.
  • the working liquid 7 of the working liquid film evaporates, as a result of which the cooling liquid passage 11 and the cooling liquid flowing through it are cooled.
  • the two structures through which fluid flows namely the evaporator structure 10 and the bubble generation structure 2 are spatially arranged one above the other and can cyclically act as evaporator and condenser.
  • the partially flooded bubble generation structure 2 based on tube geometries in this embodiment transfers heat from the cooling liquid flowing through it to the working liquid 7 and can therefore also be referred to as a lower heat exchanger.
  • the hydraulic connection of the two heat exchangers can be serial or parallel. In the figures, only the connections of the cooling liquid lead-through 10 and the fluid guide pipe 3, which also conducts cooling liquid, are indicated.
  • the bubble generation structure 10 can be constructed with different gap distances of the grooves 15 in some embodiments of the invention. Greater overheating can form between narrower gap spacings, as a result of which the generation of the gas bubbles 8 can be localized to specific parts of the longitudinal extent of the fluid-guiding tube 3 .
  • the gap spacings of the grooves 15 are advantageously in a range of less than 1 mm.
  • the grooves 15 thus form surface structures to increase the heat transfer to the working liquid.
  • the increase in the heat transfer to the working fluid can also be achieved by round or flat tubes and deflections arranged close to one another, so that a greater heat input occurs locally.
  • a change in the surface structure e.g.
  • hydrophilic/hydrophobic can support the detachment of gas bubbles.
  • the partial flooding of the bubble generation structure 2 ensures that a sufficiently large working liquid reservoir 5 is available, from which the working liquid 7 squirts out and can thus wet the evaporator structure 10 arranged spatially higher.
  • porous structures have the advantage that they extend the dwell time of the working liquid, but must be thermally well connected to the heat-emitting pipe, ie the cooling liquid duct, and should only have a small thickness of less than 5 mm.
  • Examples of porous structures are metallic fibers, sponges and/or foams. The advantages of these porous structures are high specific surface areas allow good absorption of the splashing working liquid, the good working liquid distribution due to capillary action and the increased thermal conductivity due to the metallic porous structure compared to the thermal conductivity of pure water.
  • the bubble generation structure 2 is incorporated into the working liquid sump, i.e. the working medium reservoir 5, but can also be supplied with working liquid 7 from a working liquid pool, for example, through capillary structures.
  • the working liquid sump can serve as a condensate collection area.
  • the condensate is fed in via a throttle device from the condenser.
  • the pressure difference that is present here which is about 10 to 50 mbar, can also be introduced into the generation of spouting gas bubbles 8 by the targeted introduction of the two-phase flow.
  • the working medium reservoir 5 and the bubble generation structure 2 of the heat exchanger concept according to the invention are preferably arranged on the bottom of a sorption module 17, i.e. below an evaporator structure.
  • This has the advantage that all the working liquid 7 dripping off during the condensation collects in the working liquid sump at the bottom and can be evaporated again there. Consequently, working liquid 7 cannot be lost, i. H. reach places where it is difficult to activate/evaporate.
  • the bubble generation structure 2 has, for example, electrical heating means (pins) for supplying heat to the working liquid 7 .
  • These heating means formed by electrical resistances, for example, represent boiling structures 20 and are arranged at the bottom of the working medium reservoir 5, see above that boiling areas are formed there.
  • the figures show two different arrangements of the boiling areas and evaporator structures 10.
  • the evaporator structure 10 is arranged flat over the working medium reservoir 5 .
  • the heating means are arranged in a distributed manner over the floor of the working medium reservoir 5 .
  • the evaporator structure 10 has cooling fins 22 distributed uniformly along the cooling liquid passage 11 thereof.
  • the heating means of the bubble generation structure 2 are only arranged in the areas with free channel cross sections of the evaporator structure 10 at the bottom of the working medium reservoir 5 . They therefore form locally arranged boiling structures.
  • the evaporator structure 10 has a plurality of partial evaporators, each with a cooling liquid passage 11 comprising cooling fins 22 .
  • the areas between the partial evaporators are referred to as free channel cross-sections.
  • the heating means can also be distributed in the working means reservoir or introduced in the form of a heat exchanger. The heating takes place from the underside or the bottom of the working medium reservoir 5.
  • small electrical heating elements and / or heat pipes can be integrated. If the energy required for gas bubble formation is not supplied by a cold water circuit, the bubble generation structures 2 should be thermally insulated.
  • the heat exchanger to be wetted ie the evaporator structure 10
  • the evaporator structure 10 is arranged in an easily accessible manner above or to the side of the bubble generation structure 2.
  • the evaporator structure 10 is characterized by very good wetting behavior. This can be achieved, for example, by mechanical processing in the form of grooves, pins, purposefully produced roughness and/or by a hydrophilic or contact angle-reducing surface coating and/or chemical pretreatment.
  • FIG 3 an embodiment of an evaporator according to the invention is shown, in which the bubble generation structure 2 has means for introducing a two-phase flow 30 of the working liquid 7 into the working medium reservoir 5 .
  • the nucleate boiling and the associated spraying of the working liquid 7 are not initiated by a fully or partially flooded structure 35 for heating the working liquid 7, but for example by supplying the condensate return flow from a condenser.
  • the rising vapor or gas bubbles 8 ensure that the working liquid 7 is sprayed and that the non-flooded, cooling liquid-carrying evaporator structure 10 or its heat transfer surface is wetted with a film 31 of working liquid.
  • the means for introducing a two-phase flow 30 of the working liquid is in the form of a perforated tube.
  • the structure 35 for example a pipe carrying coolant, is arranged flooded in the working medium reservoir 5 in the illustrated embodiment. This tube can be used to preheat the working fluid 7 in the working fluid reservoir 5 .
  • FIG 4 an embodiment of an evaporator according to the invention is shown, in which a distribution structure 40 is provided in the spray area to collect the working liquid 7 entrained by the gas bubbles 8 and to distribute the working liquid to the heat transfer surface of the evaporator structure 10, and a working medium delivery tube 42 is provided.
  • the working liquid 7 entrained by the gas bubbles 8 does not wet directly, as in the embodiments of FIG Figures 1 to 3 , or only partially directly the heat exchanger surface of the evaporator structure 10, but it is channeled via a distribution system 44 of the distributor structure 40, the wetting generated.
  • the evaporator structure 10 has two partial evaporators, each of a cooling liquid passage 11 with parallel to each other running, heat exchanger surfaces forming fins 22 are formed.
  • the heat transfer surface of the evaporator structure 10 can also be formed, for example, only from the surface of the coolant passage 11 .
  • the distributor structure 40 has a distributor cap embodied as a splash guard 45 for the working fluid and the distribution system 44 embodied, for example, as a fabric and/or a wire structure for distributing the working fluid.
  • the funnel-shaped working medium conveying tube 42 (funnel shape) is used to utilize the buoyancy of the gas bubbles 8 in order to spray or sprinkle the evaporator structure 10 with working liquid 7 from above.
  • the wide, open filling end 47 of the funnel shape is immersed in the working liquid 7 in the working medium reservoir above a heating medium forming the bubble generation structure 2 .
  • the heat is introduced into the working liquid 7 for gas bubble generation by the heating medium.
  • the gas bubbles 8 rising above the heating means in the working liquid 7 are caught by the funnel shape and result in working liquid 7 spraying out of the narrow open end 48 of the funnel shape.
  • the working fluid spouting out into the spray area in this way is deflected downwards by the distributor cap. This leads to a corresponding extension of the spray area to the area of the distribution system 44 and the evaporator structure 10.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen hybriden Verdampfer mit einer eine Wärmeübertragungsoberfläche ausbildenden Verdampferstruktur und einem eine Arbeitsflüssigkeit beinhaltenden Arbeitsmittelreservoir, wobei die Verdampferstruktur einen Kühlmitteldurchfluss aufweist sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Verdampfers. Die Arbeitsflüssigkeit wird auch als Arbeitsmedium oder Kältemittel bezeichnet.
  • Derartige Verdampfer werden entweder in Kältemaschinen oder in Wärmepumpen eingesetzt. Durch an der Verdampfer Struktur verdampfende Arbeitsflüssigkeit wird die Verdampferstruktur gekühlt. Die verdampfte Arbeitsflüssigkeit wird zunächst an einem Adsorber adsorbiert. Der beladene Adsorber wird auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, worauf die Arbeitsflüssigkeit wieder desorbiert und an einem Kondensator als Kondensat kondensiert wird. Bei einer Kältemaschine wird die Abkühlung der Verdampferstruktur für eine technische Anwendung genutzt, wogegen bei einer Wärmepumpe die Erwärmung des Kondensators und/oder des Adsorbers für eine technische Anwendung genutzt wird. Die Verdampfer Struktur wird deshalb auch als Wärmeübertrager oder Wärmeübertragerstruktur bezeichnet. Der Nutzwärmestrom kann durch einen Kühlmitteldurchfluss der Verdampferstruktur aus der Klimamaschine entnommen werden. Derart ist ein geschlossener Kreislauf des Kühlmittels realisiert.
  • In derartigen Klimamaschinen, die z.B. als Adsorptionskältemaschinen oder -wärmepumpen ausgeführt sein können, wird also das Arbeitsmedium zyklisch verdampft und adsorbiert bzw. desorbiert und kondensiert. Derartige Kältemaschinen können einen Sorber und ein Bauteil, das Kondensator und Verdampferstruktur vereint, aufweisen, wie z.B. in der EP 1 278 028 B1 offenbart. Die Verdampferstruktur wird dann in alternierender Betriebsweise als Verdampfer und Kondensator betrieben. Das heißt zeitlich aufeinanderfolgend alternierend wird die Arbeitsflüssigkeit am Verdampfer verdampft und nach Adsorption und Desorption am Sorber wieder am Verdampfer bei Kondensationstemperatur kondensiert.
  • In Adsorptionswärmepumpen und Kältemaschinen werden bisher Wärmeübertrager zur Verdampfung/Kondensation eingesetzt, die nach dem Prinzip einer teilgefluteten Poolverdampfung arbeiten, teilweise auch in Verbindung mit kapillaren Strukturen, an deren Oberfläche die Arbeitsflüssigkeit aus dünnen Filmen heraus verdampft. In als Absorptionskältemaschinen ausgeführten Klimamaschinen werden meist berieselte Rohrbündel als Verdampfer- oder Wärmeübertragerstruktur eingesetzt. Dabei wird die Wärmeübertragerstruktur von oben mit Kältemittel berieselt oder besprüht. Auf der Wärmeübertragerstruktur bildet das Kältemittel einen dünnen Film (Rieselfilm), an dessen Oberfläche es verdampft. Bei dieser Betriebsweise einer Klimamaschine werden bei guter Kältemittelverteilung auf der Oberfläche aufgrund der dünnen Filme und aufgrund von sich im Rieselfilm einstellender Konvektion sehr hohe Wärmeübergangskoeffizienten von der Wärmeübertragerstruktur auf die Arbeitsflüssigkeit erreicht. Allerdings wird eine Umwälzpumpe für die Arbeitsflüssigkeit benötigt, da sich nicht verdampftes Kältemittel im Sumpf, das heißt in der sich im Arbeitsmittelreservoir angesammelten Arbeitsflüssigkeit, sammelt und erneut auf die Wärmeübertragerstruktur aufgebracht werden muss.
  • Ein in Adsorptionskältemaschinen und -wärmepumpen weit verbreiteter Ansatz ist eine teilgeflutete Betriebsweise, wie z.B. in der DE 100 33 972 B4 offenbart. Bei dieser Betriebsweise ist die Verdampferstruktur teilweise von der Arbeitsflüssigkeit überflutet, d.h. teilweise im Sumpf eingetaucht (Strukturflutung). Dabei können dünne Filme der Arbeitsflüssigkeit auf der Wärmeübertragungsoberfläche erzeugt werden, welche einen geringen Wärmeleitwiderstand aufweisen. Die Benetzung der Wärmeübertragungsoberfläche mit Arbeitsflüssigkeit erfolgt z.B. in der DE 10 2008 028 854 A1 durch Ausnutzung des Kapillareffekts. Die Wärmeübertragungsoberfläche wird dabei von einem niedrig berippten Rohr ausgebildet und bildet so eine Kapillarstruktur aus. Die Kapillarstruktur erfüllt während der Verdampfung der Arbeitsflüssigkeit eine Doppelfunktion: Zum einen bewirkt sie eine Vergrößerung der Wärme übertragenden Fläche; zum anderen wird durch den Kapillareffekt das Kältemittel entgegen der Gravitationskraft auf die Kapillarstruktur gezogen und dort gleichmäßig verteilt. Aus den so entstehenden in Bereichen sehr dünnen Filmen entlang der sogenannten 3-Phasen-Grenze zwischen Dampf, Flüssigkeit und Metall verdampft die Arbeitsflüssigkeit.
  • Die DE 10 2011 015 153 A1 offenbart eine in situ Speicherung von Arbeitsmittel während der Kondensations-/Desorptionsphase auf waagerechten Wärmeübertragungsoberflächen, wie sie z.B. in Lamellenwärmeübertragern existieren. Während der Verdampfungs-/Adsorptionsphase wird die auf der Struktur vorliegende Arbeitsflüssigkeit wieder verdampft. Das Problem dieses Ansatzes ist, dass Arbeitsflüssigkeit auch an Stellen kondensiert, an denen sie keinen dünnen Film bildet sondern Strukturbereiche komplett füllt, partiell abtropft und so thermisch nicht oder nur mit einem sehr großen thermischen Widerstand aktiviert werden kann.
  • Aus der EP 1 178 269 A1 ist bekannt, den Aufbau einer Sorptionswärmepumpe zu vereinfachen, indem ein Ad-/Desorber-Wärmetauscher, der Verdampfer und der Kondensator in einem gemeinsamen Vakuumbehälter angeordnet sind.
  • Die WO 2016/059777 A1 offenbart einen gedichteten Behälter, welcher verschiedene Sektionen aufweist. Diese sind als Adsorber, Verdampfer und Kondensator für das im gedichteten Behälter befindliche Arbeitsmittel ausgestaltet.
  • Die EP 1 645 819 A1 betrifft eine Vakuum-Sorptionsvorrichtung, umfassend einen periodisch ein Kältemittel ad- oder desorbierenden Sorber, einen Verdampfer und einen Kondensator, die gemeinsam in einem Vakuumgehäuse angeordnet sind. Nach dieser Offenbarung ist vorgesehen, dass das Vakuumgehäuse einen mindestens doppelwandigen, den Kondensator bildenden Bereich aufweist.
  • Aus der DE 10 2011 053 310 A1 ist ein hybrider Verdamper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines hybriden Verdampfers bekannt, bei dem ein Kältemittel in einem Reservoir einer Verdampfereinrichtung einer ein- oder mehrstufigen Kälteanlage bereitgestellt wird und ein zu kühlendes Fluid gekühlt wird, indem mittels eines Wärmetauschers der Verdampfereinrichtung zum Kühlen ein Kühlwärmeübertrag von dem zu kühlenden Fluid auf das Kältemittel erfolgt, und das Kältemittel aufgrund des Kühlwärmeübertrages wenigstens teilweise am Wärmetauscher verdampft. Das verdampfte Kältemittel wird einer Verflüssigungseinrichtung zugeführt.
  • Das Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit erfolgt bei den beschriebenen Klimamaschinen durch stilles Sieden, worunter ein Sieden ohne Blasenbildung verstanden wird. Der Wärmeübergang bei der Verdampfung wird im stillen (konvektiven) Sieden mit Kältemittelfilmen größer 1 mm im Wesentlichen durch den Transport der Wärme durch den Kältemittelfilm limitiert. Je größer die Filmdicke desto größer sind die zu überwindenden Wärmeübergangswiderstände. Bei einem überfluteten Wärmeübertrager, wie er bei einem Behältersieden von Wasser zum Einsatz kommt, sind die thermischen Widerstände sehr groß, da nur die Wasseroberfläche zur Verdampfung beiträgt. Für einen möglichst guten Wärmeübergang werden daher sehr geringe Filmdicken der Arbeitsflüssigkeit auf der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur angestrebt.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Verdampfung von Wasser als Reinstoff in einem Temperaturbereich von 0°C bis 30°C statt. Die Drücke sind dementsprechend niedrig im Bereich von 0,006 bar (0°C) bis 0,042 bar bei 30°C. In anderen Ausführungsformen der Erfindung wird Wasser als Reinstoff zyklisch in einem Temperaturbereich von -10°C bis 0°C von der festen in die gasförmige Phase überführt. Die Dichtedifferenz zwischen der flüssigen und der dampfförmigen Phase ist sehr groß. Bei 10°C beträgt die Dichte der flüssigen Phase 999,7 kg/m3, die der gasförmigen Phase 0,0094 kg/m3. Daraus ergibt sich ein Dichtequotient von etwa 100000. In der apparativen Umsetzung von Verdampfern nach dem Stand der Technik muss insbesondere dem großen Dichtequotient durch Bauformen Rechnung getragen werden, in denen nicht im Strömungssieden sondern in ein freies Volumen verdampft wird, um Druckverluste gering zu halten und die Verblockung des Wärmeübertragers mit aufgrund des hohen Druckverlustes nicht austretenden Dampfpolstern zu vermeiden. Neben den Anforderungen an die Bauraumgestaltung sind für Wasser als Arbeitsflüssigkeit in dem beschriebenen Druck- und Temperaturbereich auf glatten Flächen Wandüberhitzungen von mehr als 20 K, an strukturierten Oberflächen Wandüberhitzungen von wenigstens 7 K erforderlich, um ein kontinuierliches Blasensieden mit hohen Wärmeübertragungskoeffizienten einzustellen. Wandüberhitzungen in der genannten Größenordnung sind in den Anwendungen der Wärmepumpen oder Kältetechnik nicht umsetzbar, da hohe Wandüberhitzungen gleichbedeutend mit erhöhten Kaltwassertemperaturen oder mit reduzierten Siededrücken sind, die sich ungünstig auf des erforderliche Verdichtungsverhältnis oder den Sorptionsdruck und damit auf die Effizienz des Kreisprozesses auswirken. Dazu ist insbesondere für Wasser der Gefrierpunkt eine weitere limitierende Betriebsgröße.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hybriden Verdampfer und ein Verfahren zum Betreiben eines hybriden Verdampfers bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik verringert, wobei insbesondere eine Leistungsverbesserung bei zum Stand der Technik vergleichbaren treibenden Temperaturdifferenzen ermöglicht werden soll.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Unter dem Begriff "Gasblase" wird für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung eine von der Blasenerzeugungsstruktur im Reservoir der Arbeitsflüssigkeit erzeugte und in der Arbeitsflüssigkeit aufsteigende Dampfblase verstanden.
  • Derart wird ein hybrider Verdampfer insbesondere für Niederdruckanwendungen bereitgestellt. Das erfindungsgemäß verwirklichte Wärmeübertragerkonzept dient als Verdampfer insbesondere in Kältemaschinen und Wärmepumpen, kann also z.B. in Sorptionssystemen in Niederdruckanwendungen, aber auch zum Verteilen von Rieselfilmen z.B. in Absorptionsprozessen eingesetzt werden. Auf der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur kann so ein dünner Flüssigkeitsfilm der Arbeitsflüssigkeit ausgebildet werden, der nahezu vollständig zu verdampfen ist und einen geringen Wärmewiderstand zwischen Wärmeübertragungsoberfläche und der angrenzenden Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit bietet. Beim Betrieb der Klimamaschine kann in den Arbeitsflüssigkeitssumpf Wärme eingetragen werden, was lokal zur Bildung der Gasblasen führt. Das dadurch verspritzte Kältemittel, also die Arbeitsflüssigkeit, trifft auf die Verdampferstruktur und bildet dort den gewünschten dünnen Flüssigkeitsfilm. Durch Regelung einer Heizleistung kann die Blasenbildung im Arbeitsflüssigkeitssumpf und damit die Verdampfungsleistung eingestellt werden. Bei niedrigem Druck kann es zu einem starken Spritzen der Arbeitsflüssigkeit kommen. Die Heizleistung kann dabei z.B. durch eine konstante Grundheizung und Regelung durch eine zweite, zusätzliche Wärmequelle und/oder durch eine punktförmige Heizung, z.B. einen elektrischen Widerstand, eingebracht werden.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann somit die Verdampferstruktur derart konstruktiv von der Blasenerzeugungsstruktur getrennt sein, dass die zur Erzeugung der Gasblasen von der Blasenerzeugungsstruktur in das Arbeitsmittelreservoir eingebrachte Energie zumindest im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur der Kühlflüssigkeit in der Kühlflüssigkeitsdurchleitung der Verdampferstruktur ist und/oder gesteuert werden kann.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält die Verdampferstruktur der erfindungsgemäßen Klimamaschine somit mindestens zwei Strukturbereiche, wobei der eine Strukturbereich sich als Blasenerzeugungsstruktur geflutet oder zumindest teilgeflutet in dem Arbeitsmittelreservoir befindet und derartig ausgestaltet ist, dass auf dessen Strukturaußenseite Blasensieden initiiert werden kann. Bedingt durch den großen Dichtequotient zwischen Flüssigkeit und Dampf erreichen als Dampfblasen erzeugte Gasblasen ein großes Volumen, das bei Ablösung und Aufsteigen der Gasblasen zu einem starken Mitreißen der Arbeitsflüssigkeit führt. Durch das Blasensieden spritzt die Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsmittelreservoir heraus und trifft, im als Verdampferstruktur ausgeführten zweiten Strukturbereich auf dessen Wärmeübertragungsoberfläche, die als Außenseite eines Wärmeübertragers ausgeführt ist, der durch seine geometrische Beschaffenheit derart gestaltet ist, dass die Arbeitsflüssigkeit flächig verteilt wird und aus so entstandenen dünnen Filmen heraus verdampfen kann.
  • Die derart zu benetzende Verdampferstruktur kann über der Blasenerzeugungsstruktur oder auch seitlich davon angeordnet sein. Sie kann im Arbeitsmittelsumpf vollständig oder teilweise eingetaucht sein. Bei teilweisem Eintauchen kann zumindest bei Vorhandensein von kapillar aktiven Verteilstrukturen auf der Oberfläche der Verdampferstruktur ein zusätzliches Aufsaugen der Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsmittelsumpf bewirkt werden. Es wird keine Pumpe innerhalb des Vakuumsystems, d.h. des Systems in dem die Arbeitsflüssigkeit verdampft wird, benötigt. Dadurch müssen keine mechanisch beweglichen Bauteile vorhanden sein, so dass sich eine lange Lebensdauer ergeben kann. Ferner wird eine einfache Regelung der Klimamaschine über die Energiezufuhr der Blasenerzeugungsstruktur ermöglicht. Es wird eine steuerbare Benetzung von der Wärmeübertragungsoberfläche mit dünnen Arbeitsflüssigkeitsfilmen ermöglicht, so dass hohe Wärmeübergangskoeffizienten erreichbar sind. Hierfür ist keine Pumpe und auch keine kapillar Kältemittel verteilende Struktur erforderlich. Damit wird insbesondere für Wasser als Arbeitsflüssigkeit und andere Niederdruckarbeitsmittel, wie z.B. Methanol, ein Verdampfer mit hoher Leistungsdichte bei kleinen treibenden Temperaturdifferenzen bereitgestellt. Die Ergebnisse, die sich mit der erfindungsgemäßen Klimamaschine mit der Verdampfung aus dünnen verrieselten, d.h. aus der verspritzten Arbeitsflüssigkeit erzeugten, Wasserfilmen erzielen lassen, erreichen im Vergleich zu kapillar erzeugten Wasserfilmen um wenigstens 15% höhere Leistungen bei vergleichbaren treibenden Temperaturdifferenzen. Gleichzeitig sind insbesondere in Adsorptionsgeräten bewegte Teile unerwünscht, da dies sich nachteilig auf die Vakuumstabilität und den Energieaufwand auswirkt, durch Verschleiß zusätzlichen Wartungsaufwand und Stillstandszeiten bewirkt und als technischer Vorteil der Absorption gegenüber nicht aufgegeben werden soll. Beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Klimamaschine werden mit einem geringen Anteil, der zum Betrieb nötigen und/oder einem Kühlmittel entzogenen Energie Gasblasen erzeugt, deren Aufgabe es ist, Kältemittel, d.h. Arbeitsflüssigkeit, auf der bzw. den Verdampferstrukturen zu verteilen. Die gezielte Erzeugung von Gasblasen in der Arbeitsflüssigkeit kann durch Auslegung von Strukturen oder auch durch nur phasenweise Energiezufuhr erfolgen.
  • Vorteilhaft weist die Blasenerzeugungsstruktur ein Fluidführungsrohr zur Erzeugung der Gasblasen durch Blasensieden auf. Durch das Fluidführungsrohr kann eine Kühlflüssigkeit geführt sein, der zum Erzeugen der Gasblasen Wärme entzogen wird. Es kann sich dabei um die gleiche Kühlflüssigkeit handeln, die durch die Kühlflüssigkeitsdurchleitung der Verdampferstruktur geleitet wird. Derart erfolgt sowohl beim Blasenerzeugen als auch beim Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit ein Wärmeentzug aus der Kühlflüssigkeit.
  • Die hydraulische Verschaltung der beiden fluidführenden Strukturen, also der Kühlflüssigkeitsdurchleitung der Verdampferstruktur und dem Fluidführungsrohr der Blasenerzeugungsstruktur, kann entweder in serieller oder paralleler Ausführung erfolgen. Vorteilhaft sind das Fluidführungsrohr und die Kühlflüssigkeitsdurchleitung in einem Kühlflüssigkeitskreislauf seriell hintereinander angeordnet. Dabei wird das Fluidführungsrohr zuerst von der Kühlflüssigkeit durchströmt, so dass dort eine höhere Kühlflüssigkeitstemperatur als in der Kühlflüssigkeitsdurchleitung herrscht. Die Energie zur Ausbildung der Gasblasen, also zur Blasenbildung, wird derart thermisch durch den Vorlauf des von der Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühlflüssigkeitskreislaufes, z.B. eines Kaltwasserkreises, dem Arbeitsmittelreservoir zugeführt. Die thermische Energie zur Erzeugung der Gasblasen wird dabei also direkt über den Kühlflüssigkeitskreislauf eingebracht, indem dieser seriell durchfahren wird, d.h. in der Blasenerzeugungsstruktur liegt dann die größte Temperaturdifferenz zwischen Kühlflüssigkeit und Arbeitsflüssigkeit an. In dieser Ausführungsform kann als Blasenbildungstruktur ein Wärmeübertrager genutzt werden, der derart gestaltet ist, dass sein Kaltwassereintrittsbereich blasenbildende Überhitzungen ermöglicht.
  • Die Blasenerzeugungsstruktur kann elektrische Heizmittel und/oder ein Heatpipe und/oder mechanische Mittel zur Erzeugung der Gasblasen aufweisen. Die Energie zur Blasenbildung kann dann zusätzlich oder alternativ zur thermischen Zuführung durch den Vorlauf des z.B. Kaltwasserkreises oder andere Wärme transportierende Fluidkreise, durch elektrische Heizelemente, wie elektrische Widerstände oder Einleiten von Mikrowellen und/oder Heatpipes und/oder durch mechanische Verfahren wie z.B. Rütteln und/oder Einleiten von Ultraschall zugeführt werden. Ist bei der Energiezufuhr durch andere Fluidkreise oder die letztgenannten Möglichkeiten davon auszugehen, dass die Wandüberhitzung, also die Temperatur der Außenwand der Blasenerzeugungsstruktur, die mit der Arbeitsflüssigkeit in Kontakt steht, die der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur, durch die der Kühlflüssigkeitskreislauf, z.B. ein Kaltwasserkreislauf, geführt ist, wesentlich überschreitet, so ist die Blasenerzeugungsstruktur thermisch gut von der Verdampferstruktur zu isolieren.
  • Die Blasenerzeugungsstruktur kann vorteilhaft eine Rohrumlenkung und/oder Oberflächenstrukturen zur Vergrößerung eines Wärmeübertrages auf die Arbeitsflüssigkeit und/oder zur Verbesserung einer Blasenablösung der Gasblasen aufweisen. Zur Unterstützung der Gasblasenbildung und zur Unterstützung der Gasblasenablösung dienende Oberflächenstrukturen können Spalte und/oder Kavitäten ausbilden. Weiter kann das Fluidführungsrohr eine inhomogene Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere partielle Oberflächenisolierungen und/oder abwechselnd hydrophile und hydrophobe Bereiche aufweisen. Die sich an der Blasenerzeugungsstruktur ausbildenden Gasblasen können zu einer beachtlichen Größe, z.B. mehrere Zentimeter, heranwachsen. Dadurch kann je nach Bauraum beim Blasenabriss ein starkes Spritzen und eine ausgeprägte Konvektion verursacht werden. Die Blasenentstehung kann lokal häufig Spalten am Strukturrand der Blasenerzeugungsstruktur mit weniger als 1 mm Spaltbreite oder auch gut wärmeleitenden Mikrostrukturen, z.B. Fasern und/oder Rillen, zugeordnet werden. Derartige Oberflächenstrukturen dienen zur Verbesserung der Blasenablösung und/oder Blasenbildung.
  • Das Verspritzen der Arbeitsflüssigkeit kann beispielsweise durch eine gezielte geometrische Anordnung von fluidführenden Rohren bzw. Kanälen der Blasenerzeugungsstruktur und/oder durch aufgebrachte oder in die wärmeübertragende Oberfläche der Blasenerzeugungsstruktur eingearbeitete Strukturen, wie z. B. Pins, Stifte, Rillen, Gewebe, perforierte Folien, Fasern, Schwämme, etc. verstärkt werden. Bei bestimmten Abständen, z.B. Spalte von kleiner 3 mm, zwischen den fluidführenden Rohren/Kanälen wird das Arbeitsmittel an Stellen wie z.B. Rohrumlenkungen lokal überhitzt, so dass es dort schneller zur Dampfblasenbildung kommt und Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelreservoir herausspritzt. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Erzeugung von Dampfblasen ist die Einbringung von schlecht wärmeleitenden Materialien an die Grenzfläche zwischen Arbeitsflüssigkeit und äußerer Oberfläche der Blasenerzeugungsstruktur, z.B. einer fluiddurchströmten Struktur.
  • Durch eine derartige Anordnung werden große Temperaturunterschiede auf der Oberfläche der Blasenerzeugungsstruktur erzeugt, was die Blasenbildung und Blasenablösung unterstützt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Blasenerzeugungsstruktur Mittel zum Einbringen einer die Gasblasen beinhaltenden Zweiphasenströmung der Arbeitsflüssigkeit in das Arbeitsmittelreservoir auf. Die zum Verspritzen der Arbeitsflüssigkeit erforderlichen Gasblasen können auch durch das Einbringen einer Zweiphasenströmung, die z.B. aus der Druckdifferenz in der Arbeitsflüssigkeit zwischen einem Kondensator und der Verdampferstruktur mittels eines Drosselorgans erzeugt wird, generiert werden. Das die Zweiphasenströmung ausbildende zweiphasige Gemisch wird in den Kältemittelpool, also das Arbeitsmittelreservoir, von unten eingeströmt. Die dann in der Arbeitsflüssigkeit aufsteigenden Gasblasen generieren das Mitreißen des flüssigen Kältemittels, d.h. der Arbeitsflüssigkeit.
  • Vorteilhaft weist die Verdampferstruktur an der Kühlflüssigkeitsdurchleitung zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsoberflächen angeordnete Lamellen (Kühlrippen oder - lamellen) auf und/oder die Kühlflüssigkeitsdurchleitung ist dazu zumindest teilweise plattenförmig ausgebildet und/oder die Kühlflüssigkeitsdurchleitung ist dazu zumindest teilweise als parallel zueinander verlaufende Rohre ausgebildet. Die Wärmeübertrager- d.h. die Verdampferstruktur, auf die durch die entstehenden Gasblasen Kältemittel, d.h. Arbeitsflüssigkeit, verspritzt wird, ist derart angeordnet, dass sie für das verspritzte Kältemittel gut zugänglich ist. Dies kann beispielsweise in Form von vertikal oder seitlich über dem Arbeitsmittelreservoir ausgerichteten Lamellen, durchströmten Platten oder fluchtend übereinander angeordneten Rohren verwirklicht sein. Zur Vermeidung von spritzender Arbeitsflüssigkeit außerhalb des Raumbereiches der Verdampferstruktur, die z.B. zu einem für den Prozess ungünstigen Übertrag von Arbeitsflüssigkeit in andere Bauteile führen könnte, kann bei einer in mehreren übereinander angeordneten Strukturreihen ausgebildeten Verdampferstruktur in der obersten Strukturreihe eine versetzte Anordnung der Struktur ausgebildet sein. Es kann dabei auch eine terrassenförmige Anordnung der Strukturreihen vorgesehen sein, so dass abfließendes Kältemittel gesammelt und gleichmäßig weiterverteilt wird.
  • Wenn auf der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur eine Oberflächenstrukturierung und/oder eine hydrophile Beschichtung und/oder eine poröse Schicht aufgebracht ist, kann eine Verbesserung der Verteilung der Arbeitsflüssigkeit erreicht werden. Die zu benetzende Wärmeübertragungsoberfläche zeichnet sich derart durch ein sehr gutes Benetzungsverhalten aus. Dies kann entweder durch eine durch mechanische Strukturierung ausgeformte Oberflächenstrukturierung in Form von z.B. Rillen, Pins, etc. gezielt erzeugten Rauigkeiten, poröse Schichten mit einer Strukturhöhe von weniger als 1 mm und/oder durch eine hydrophile bzw. kontaktwinkelreduzierende Oberflächenbeschichtung und/oder chemische Vorbehandlung der Wärmeübertragungsoberfläche geschehen. Die Wärmeübertragungsoberfläche, auf der der dünne Film der Arbeitsflüssigkeit, z.B. ein Wasserfilm, verdampft, kann auch Eigenschaften aufweisen, die zu einer gleichmäßigen Verteilung der Arbeitsflüssigkeit einerseits, aber auch Erhöhung der Verweilzeit und Vermischung der Arbeitsflüssigkeit andererseits beiträgt. Dies können z.B. fischgrätenartige Wellenstrukturen und/oder auch Strukturvorgaben sein, die mit der Gestaltung von eingeprägten Rillen oder aufgebrachten porösen Strukturen, z.B. Fasern, Gewebe, Schwämme, bestimmt werden können.
  • In der Arbeitsflüssigkeit können poröse Partikel eingebracht sein. Derartige im flüssigen Kältemittel eingebettete Partikel sind insbesondere inert, hochporös und gut wärmeleitend. Durch Konvektion im Arbeitsmittelreservoir werden diese Partikel immer wieder an die Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit geschleudert und können dort aufgrund ihrer sehr großen Kontaktfläche zum Dampfraum über dem Arbeitsmittelreservoir schnell Kältemittel verdampfen. Die dafür erforderliche Wärme wird zunächst dem Partikel entzogen, der sie nach Eintreten in die Flüssigkeit der Arbeitsflüssigkeit und damit z.B. einem Kaltwasserkreis entzieht. Die dem Kältemittel beigemischten Partikel werden aufgrund der Blasenbildung stark bewegt. Sind diese Partikel inert, hochporös und gut wärmeleitend, so können sie im Dampfraum schnell das in ihnen gespeicherte Kältemittel freisetzen. Die dabei dem Partikel entzogene Wärme wird diesem wieder zugeführt, sobald der Partikel in den Arbeitsflüssigkeitssumpf wieder eintaucht und kann somit über den Arbeitsflüssigkeitssumpf dem Kreislauf der Kühlflüssigkeit, z.B. einem Kaltwasserkreis, entzogen werden. In dieser Ausführung kann die Verdampferstruktur auch in den Boden oder die Seiten des Arbeitsmittelreservoirs integriert sein. Eine partiell eingebrachte Blasenerzeugungsstruktur ist thermisch gut zu isolieren.
  • Im Arbeitsmittelreservoir können Gewebestrukturen und/oder Drahtstrukturen angeordnet sein. Bei teilweisem Eintauchen der Verdampferstruktur in das Arbeitsmittelreservoir kann zumindest bei Vorhandensein von kapillar aktiven Verteilstrukturen auf der Oberfläche der Verdampferstruktur ein zusätzliches Aufsaugen der Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsmittelsumpf bewirkt werden. Bei diesem Ansatz können offenporige Gewebe- oder Drahtstrukturen zur Verteilung der Arbeitsflüssigkeit verwendet werden. Die Kühlflüssigkeit, z.B. Kaltwasser, führende Struktur kann auch direkt in die Gewebestruktur eingearbeitet sein.
  • Vorteilhaft kann eine Arbeitsmittelförderröhre, die mit einem offenen Ende in das Arbeitsmittelreservoir eintaucht, vorgesehen sein. Die Verteilerstruktur bildet einen Teil der Verdampferstruktur aus.
  • Wenn eine z.B. trichterförmige Arbeitsmittelförderröhre vorgesehen ist, wobei die Arbeitsmittelförderröhre mit einem offenen Ende, im Falle der Trichterform dem weiten Trichterbefüllungsende, in das Arbeitsmittelreservoir eintaucht, können aufsteigende Gasblasen Arbeitsflüssigkeit, d.h. Kältemittel, durch die Arbeitsmittelförderröhre gegen die Schwerkraft nach oben pumpen, so dass der Spritzbereich nach oben z.B. über die Verdampferstruktur hinaus vergrößert werden kann. Z.B. derart kann flüssiges Kältemittel von oben auf der Wärmeübertragungsoberfläche verteilt werden. Durch eine Querschnittsverengung der Arbeitsmittelförderröhre oder andere Fluidführungsstrukturen kann das flüssige Kältemittel auf ein Niveau oberhalb des Wärmeübertragers gefördert und von dort aus schwerkraftgetrieben auf die Verdampferstruktur verteilt werden. Derart wird eine Pumpe realisiert, die das flüssige Kältemittel gezielt in die höher gelegene Verdampferstruktur befördert. Die hierfür erforderliche mechanische Energie wird aus der thermisch getriebenen Blasenbildung und der dadurch bedingten Volumenvergrößerung des Kältemittels gezogen. Die Effizienz des Verdampfungsprozesses wird hierdurch praktisch nicht reduziert, da die benötigte mechanische Energie zum Pumpen einer zu verdampfenden Kältemittelmenge nur einen vernachlässigbaren Bruchteil der umgesetzten Wärmemenge beträgt. Zum Beispiel wird für 1 Gramm Wasser, das um 0,1 Meter angehoben wird 0,001 Joule mechanische Energie im Vergleich zu 2400 Joule/Gramm Verdampfungsenthalpie benötigt. Es kann auch eine Kombination einer Benetzung der Verdampferstruktur von unten und oben vorgenommen werden.
  • Bei der Benetzung von oben wird die Antriebskraft der aufsteigenden Gasblasen genutzt, um die Verdampferstruktur von oben mit Arbeitsflüssigkeit zu berieseln. Dies kann z.B. durch ein Verteilnetz als Verteilerstruktur geschehen, das gezielt über der Verdampferstruktur, bzw. deren Teile die die Wärmeübertragungsoberfläche ausbilden, endet und von oben beaufschlagt wird. Die Verteilerstruktur sollte dazu ausreichend porös sein, um den in den Gasblasen vorhandenen Dampf der Arbeitsflüssigkeit zum Adsorber ohne Flüssigkeitsmitreißen strömen zu lassen. Mit der Auftriebskraft der Gasblasen können auch Elemente, z.B. Ventile, Klappen, Strömungsträger, bewegt werden.
  • Wenn in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die desorbierte Arbeitsflüssigkeit an der Verdampferstruktur kondensiert wird, kann auf ein zusätzliches, einen Kondensator ausbildendes, Modul verzichtet werden. Der Betrieb der Verdampferstruktur einer erfindungsgemäßen Klimamaschine ist sowohl als reiner Verdampfer als auch als kombinierter Verdampfer/Kondensator in einem Bauteil möglich. Bei letzterer Betriebsweise kondensiert die Arbeitsflüssigkeit an den aktiv fluiddurchströmten Strukturen, d.h. der Kühlflüssigkeitsdurchleitung, der Verdampferstruktur, wobei überschüssiges Kondensat von der nicht gefluteten Verdampferstruktur abtropfen kann und sich im Arbeitsmittelreservoir sammelt, in welchem sich die zweite Struktur, d.h. die Blasenerzeugungsstruktur, befindet. Ein Vorteil dieser Bauweise ist, dass auch mit steigender Kältemittelverflüssigung eine konstante Kondensationsfläche zur Verfügung steht und sämtliche Arbeitsflüssigkeit, auch wenn sie an ungewünschten Stellen kondensiert, wieder aktiviert, respektive verdampft werden kann, da sich das Arbeitsmittelreservoir vorzugsweise am Boden eines Bauteils befindet, das die Arbeitsflüssigkeit und deren Dampf räumlich umfasst.
  • Zum Erzeugen der Gasblasen kann vorteilhaft weniger als 5 Prozent der Wärmeenergiemenge verwendet werden, die beim Kühlen der die Kühlflüssigkeitsdurchleitung durchströmenden Kühlflüssigkeit, also einem Kühlflüssigkeitskreislauf z.B. einem Kaltwasserkreislauf, der Kühlflüssigkeit entzogen wird. Die Blasenerzeugungsstruktur, mittels der das Blasensieden erzeugt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass lokal sehr begrenzt eine hohe Wärmestromdichte in Form von Wandüberhitzungen von mehr als 10 Kelvin aufgebracht werden kann. Der so erzeugte Wärme- und/oder Energiestrom von der Blasenerzeugungsstruktur in die Arbeitsflüssigkeit kann durch thermische oder elektrische Energie oder durch Maßnahmen wie Rütteln, Ultraschall, Mikrowellen erzeugt werden. Die Energiezufuhr ist derart gestaltet, dass der Wärmeeintrag in das flüssige Kältemittel gering bleibt und sich auf die Erzeugung der Blasen beschränkt. Für die Blasenerzeugung soll dabei deutlich weniger als 5 %, eher weniger als 1% der Wärmeenergie, die dem z.B. Kaltwasserkreislauf als Energie entzogen wird, genutzt werden.
  • Neben der Energiezufuhr in die Blasenbildungsstruktur über den Kühlflüssigkeitskreislauf kann alternativ oder zusätzlich auf anderen Temperaturniveaus, also auf zum Temperaturniveau des Kühlflüssigkeitskreislaufs unterschiedlichen Temperaturniveaus, verfügbare Wärme zur Gasblasenbildung zugeführt werden. Bei Verwendung einer elektrisch versorgten Wärmequelle oder auch den anderen genannten Möglichkeiten der Ausführungsformen der Blasenbildungsstruktur kann ebenfalls ein deutlich höheres Temperaturniveau und damit eine höhere Wandüberhitzung erzeugt werden, als der Wandüberhitzung auf der für die Kältemittelverdampfung vorgesehenen, mit einem dünnen Film der Arbeitsflüssigkeit benetzten Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur. Diese Wärmezufuhr auf höherem Temperaturniveau verursacht nur einen sehr geringen Wärmeeintrag. Dabei ist eine gute thermische Abgrenzung der Bereiche hoher Wandüberhitzung gegen die anderen Verdampfungsbereiche, also insbesondere die Verdampfungsstruktur, vorgesehen.
  • Vorteilhaft wird die zum Erzeugen der Gasblasen verwendete Energie mittels eines Leistungsregelungsmoduls der Blasenerzeugungsstruktur diskontinuierlich zugeführt. Bei der diskontinuierlichen Zuführung wird die für die Erzeugung der Blasen erforderliche Energie phasenweise, pulsierend und/oder entsprechend von Prozessanforderungen mit geregelter Leistung zugeführt.
  • Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers, bei dem die Blasenerzeugungsstruktur ein Fluidführungsrohr aufweist.
    • Fig. 2a und 2b zeigen jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers bei dem die Blasenerzeugungsstruktur elektrische Heizmittel aufweist.
    • Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers, bei dem die Blasenerzeugungsstruktur Mittel zum Einbringen einer Zweiphasenströmung der Arbeitsflüssigkeit in das Arbeitsmittelreservoir aufweist.
    • Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers, bei dem im Spritzbereich eine Verteilerstruktur zum Auffangen von den Gasblasen mitgerissener Arbeitsflüssigkeit und zum Verteilen der Arbeitsflüssigkeit auf die Verdampferstruktur vorgesehen ist sowie eine Arbeitsmittelförderröhre vorgesehen ist.
  • In Figur 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers 1 dargestellt, bei der die Blasenerzeugungsstruktur 2 ein Fluidführungsrohr 3 aufweist. Dazu ist die im Bereich des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnete Blasenerzeugungsstruktur 2 teilweise von in dem Arbeitsmittelreservoir 5 gesammelter Arbeitsflüssigkeit 7 überflutet. In dem von der Blasenerzeugungsstruktur 2 ausgebildeten Strukturbereich werden gezielt stark spritzende Gasblasen 8 in der Arbeitsflüssigkeit 7 erzeugt. Von in der Arbeitsflüssigkeit 7 aufsteigenden Gasblasen 8 mitgerissene Arbeitsflüssigkeit 7 spritzt über die Oberfläche 9 der Arbeitsflüssigkeit 7 im Arbeitsmittelreservoir 5 hinaus in einen Spritzbereich der Arbeitsflüssigkeit 7. Das Fluidführungsrohr 3 wird von einem Kältemittel durchflossen, dessen Temperatur ausreicht, um ausreichend Wärmeenergie in die Arbeitsflüssigkeit 7 einzuleiten um die Gasblasen 8 durch Blasensieden zu erzeugen.
  • Über dem Arbeitsmittelreservoir 5 und der darin teilgeflutet angeordneten Blasenerzeugungsstruktur 2 ist in dem Spritzbereich eine Verdampferstruktur 10 angeordnet. Die Verdampferstruktur 10 wird von einem, eine Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 ausbildenden Rohr ausgebildet. Die Verdampferstruktur 10 weist eine von einem porösen Material (poröse Schicht) ausgebildete Wärmeübertragungsoberfläche 13 auf, die von der mitgerissenen Arbeitsflüssigkeit 7 mit einem Arbeitsflüssigkeitsfilm benetzt wird. Letzteres ist durch die auf die Verdampferstruktur 10 auftreffenden Gasblasen 8 symbolisch dargestellt. Die Verdampferstruktur 10 ermöglicht als Wärmeübertrager eine flächige Benetzung mit dünnen Arbeitsflüssigkeitsfilmen. Die Arbeitsflüssigkeit 7 des Arbeitsflüssigkeitsfilms verdampft, wodurch die Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 und die diese durchströmende Kühlflüssigkeit abgekühlt wird. In der für Adsorptionskältemaschinen und -wärmepumpen bestimmten dargestellten Ausführungsvariante sind die beiden fluiddurchströmten Strukturen, nämlich die Verdampferstruktur 10 und die Blasenerzeugungsstruktur 2, räumlich übereinander angeordnet und können im zyklischen Wechsel als Verdampfer und Kondensator agieren.
  • Die in dieser Ausführungsform auf Rohrgeometrien basierende teilgeflutete Blasenerzeugungsstruktur 2 überträgt Wärme aus der sie durchfließenden Kühlflüssigkeit auf die Arbeitsflüssigkeit 7 und kann somit auch als ein unterer Wärmeübertrager bezeichnet werden. Die hydraulische Verschaltung der beiden Wärmeübertrager kann seriell oder parallel erfolgen. In den Figuren sind lediglich die Anschlüsse der Kühlflüssigkeitsdurchleitung 10 und des ebenfalls Kühlflüssigkeit durchleitenden Fluidführungsrohres 3 angedeutet.
  • Die Blasenerzeugungsstruktur 10 kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlichen Spaltabständen der Rillen 15 aufgebaut sein. Zwischen engeren Spaltabständen kann sich eine größere Überhitzung ausbilden, wodurch die Erzeugung der Gasblasen 8 auf bestimmte Teile der Längserstreckung des Fluidführungsrohres 3 lokalisiert werden kann. Die Spaltabstände der Rillen 15 liegen dabei vorteilhaft in einem Bereich von weniger als 1 mm. Die Rillen 15 bilden also Oberflächenstrukturen zur Vergrößerung des Wärmeübertrages auf die Arbeitsflüssigkeit aus. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vergrößerung des Wärmeübertrages auf die Arbeitsflüssigkeit auch durch dicht nebeneinander angeordnete Rund- oder Flachrohre sowie Umlenkungen erzielt werden, so dass lokal ein größerer Wärmeeintrag erfolgt. Weiter kann ein Wechsel in der Oberflächenbeschaffenheit, z.B. hydrophil/hydrophob, die Gasblasenablösung unterstützen. Die Teilflutung der Blasenerzeugungsstruktur 2 stellt sicher, dass ein ausreichend großes Arbeitsflüssigkeitsreservoir 5 bereitsteht, aus welchem die Arbeitsflüssigkeit 7 herausspritzt und damit die räumlich höher angeordnete Verdampferstruktur 10 benetzen kann.
  • Alternativ zur dargestellten Ausführungsform der als oberer Wärmeübertrager ausgebildeten Verdampferstruktur 10 mit einem kühlflüssigkeitsdurchströmten Rohr/Kanal, auf dessen Außenfläche eine poröse Struktur aufgebracht ist, kann auch durch eine Oberflächenbehandlung der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur ein gutes Benetzungsverhalten erreicht werden. Poröse Strukturen haben den Vorteil, dass sie die Verweilzeit der Arbeitsflüssigkeit verlängern, müssen aber thermisch gut an das Wärme abgebende Rohr, d.h. die Kühlflüssigkeitsdurchleitung, angebunden sein und sollten nur eine geringe Dicke von weniger als 5 mm aufweisen. Beispiele für poröse Strukturen sind metallische Fasern, Schwämme und/oder Schäume. Die Vorteile dieser porösen Strukturen sind hohe spezifische Oberflächen, die eine gute Aufnahme der spritzenden Arbeitsflüssigkeit erlauben, die gute Arbeitsflüssigkeitsverteilung aufgrund von Kapillarwirkung und die erhöhte Wärmeleitfähigkeit durch die metallische poröse Struktur im Vergleich zur Wärmeleitfähigkeit von reinem Wasser.
  • Die Blasenerzeugungsstruktur 2 ist in der dargestellten Ausführungsform in den Arbeitsflüssigkeitssumpf, d.h. dem Arbeitsmittelreservoir 5, eingearbeitet, kann aber z.B. auch durch Kapillarstrukturen von einem Arbeitsflüssigkeitspool aus mit Arbeitsflüssigkeit 7 versorgt werden. Bei alternierender Nutzung der Verdampferstruktur 10 als Verdampfer und Kondensator kann der Arbeitsflüssigkeitssumpf als Kondensatsammelbereich dienen. Bei paralleler Verwendung erfolgt die Kondensatzufuhr über ein Drosselorgan aus dem Kondensator. Die hier vorhandene Druckdifferenz, die etwa 10 bis 50 mbar umfasst, kann ebenfalls in die Erzeugung spritzender Gasblasen 8 durch gezieltes Einbringen der Zweiphasenströmung eingebracht werden. Die Anordnung des Arbeitsmittelreservoirs 5 und der Blasenerzeugungsstruktur 2 des erfindungsgemäßen Wärmeübertragerkonzepts erfolgt vorzugsweise am Boden eines Sorptionsmoduls 17, d.h. unterhalb einer Verdampferstruktur. Dies hat den Vorteil, dass sich sämtliche während der Kondensation abtropfende Arbeitsflüssigkeit 7 im Arbeitsflüssigkeitssumpf am Boden sammelt und dort wieder verdampft werden kann. Arbeitsflüssigkeit 7 kann folglich nicht verloren gehen, d. h. an Stellen gelangen, an denen sie nur noch schwer aktiviert/verdampft werden kann.
  • In den Figuren 2a und 2b ist jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers dargestellt, bei der die Blasenerzeugungsstruktur 2 z.B. elektrische Heizmittel (Stifte) zur Wärmezufuhr in die Arbeitsflüssigkeit 7 aufweisen. Diese z.B. von elektrischen Widerständen ausgebildeten Heizmittel stellen Siedestrukturen 20 dar und sind am Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet, so dass dort Siedebereiche ausgebildet sind. Die Figuren zeigen zwei sich unterscheidende Anordnungen der Siedebereiche und Verdampferstrukturen 10. In Figur 2a ist die Verdampferstruktur 10 flächig über dem Arbeitsmittelreservoir 5 angeordnet. Die Heizmittel sind dabei flächig verteilt über den Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet. Die Verdampferstruktur 10 weist gleichmäßig entlang deren Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 verteilte Kühllamellen 22 auf. In Figur 2b sind die Heizmittel der Blasenerzeugungsstruktur 2 nur in den Bereichen mit freien Kanalquerschnitten der Verdampferstruktur 10 am Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet. Sie bilden also lokal angeordnete Siedestrukturen aus. Die Verdampferstruktur 10 weist mehrere Teilverdampfer mit jeweils einer Kühllamellen 22 umfassenden Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 auf. Als freie Kanalquerschnitte werden die Bereiche zwischen den Teilverdampfern bezeichnet. Die Heizmittel können auch im Arbeitsmittelreservoir verteilt oder in Form eines Wärmeübertragers eingebracht sein. Die Beheizung erfolgt von der Unterseite bzw. dem Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5. Neben der flächigen thermischen Wärmezufuhr könnten in den einzelnen Stiften z. B. kleine elektrische Heizelemente und/oder Heatpipes integriert sein. Wird die erforderliche Energie zur Gasblasenbildung nicht durch einen Kaltwasserkreis zugeführt, so sollten die Blasenerzeugungsstrukturen 2 thermisch isoliert werden.
  • Auch in dieser Ausführungsform ist der zu benetzende Wärmeübertrager, also die Verdampferstruktur 10, gut zugänglich oberhalb oder seitlich von der Blasenerzeugungsstruktur 2 angeordnet. Die Verdampferstruktur 10 zeichnet sich durch ein sehr gutes Benetzungsverhalten aus. Dies kann z.B. durch mechanische Bearbeitung in Form von Rillen, Pins, gezielt erzeugten Rauigkeiten und/oder durch eine hydrophile bzw. kontaktwinkelreduzierende Oberflächenbeschichtung und/oder chemische Vorbehandlung erreicht sein.
  • In Figur 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers dargestellt, bei der die Blasenerzeugungsstruktur 2 Mittel zum Einbringen einer Zweiphasenströmung 30 der Arbeitsflüssigkeit 7 in das Arbeitsmittelreservoir 5 aufweist. Bei dieser Ausführungsform werden das Blasensieden und das damit einhergehende Spritzen der Arbeitsflüssigkeit 7 nicht durch eine ganz oder teilgeflutete Struktur 35 zum Aufheizen der Arbeitsflüssigkeit 7 initiiert, sondern z.B. durch Zuführung des Kondensatrückflusses aus einem Kondensator. Die aufsteigenden Dampf- bzw. Gasblasen 8 sorgen für ein Spritzen der Arbeitsflüssigkeit 7 und eine Benetzung der nicht gefluteten, kühlflüssigkeitführenden Verdampferstruktur 10 bzw. deren Wärmeübertragungsoberfläche mit einem Film 31 aus Arbeitsflüssigkeit. Die Mittel zum Einbringen einer Zweiphasenströmung 30 der Arbeitsflüssigkeit sind als ein mit Perforationen versehenes Rohr ausgebildet. Die Struktur 35, z.B. ein Kühlflüssigkeit führendes Rohr, ist in der dargestellten Ausführungsform geflutet im Arbeitsmittelreservoir 5 angeordnet. Dieses Rohr kann zur Vorheizung des Arbeitsmittels 7 im Arbeitsmittelreservoir 5 genutzt werden.
  • In Figur 4 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers dargestellt, bei der im Spritzbereich eine Verteilerstruktur 40 zum Auffangen von den Gasblasen 8 mitgerissener Arbeitsflüssigkeit 7 und zum Verteilen der Arbeitsflüssigkeit auf die Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur 10 vorgesehen ist sowie eine Arbeitsmittelförderröhre 42 vorgesehen ist. Die von den Gasblasen 8 mitgerissene Arbeitsflüssigkeit 7 benetzt dabei nicht direkt, wie bei den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3, oder nur zum Teil direkt die Wärmeübertrageroberfläche der Verdampferstruktur 10, sondern es wird über ein Verteilsystem 44 der Verteilerstruktur 40 kanalisiert die Benetzung erzeugt. Die Verdampferstruktur 10 weist zwei Teilverdampfer auf, die jeweils von einer Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 mit parallel zueinander verlaufenden, Wärmeübertrageroberflächen ausbildenden Lamellen 22 ausgebildet sind. Die Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur 10 kann auch z.B. lediglich von der Oberfläche der Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 ausgebildet sein. Die Verteilerstruktur 40 weist eine als Spritzschutz 45 für die Arbeitsflüssigkeit ausgeführte Verteilerkappe und das z.B. als ein Gewebe und/oder eine Drahtstruktur zur Arbeitsflüssigkeitsverteilung ausgebildete Verteilsystem 44 auf.
  • Die trichterförmig ausgebildete Arbeitsmittelförderröhre 42 (Trichterform) dient zum Ausnutzen der Auftriebskraft der Gasblasen 8, um die Verdampferstruktur 10 von oben mit Arbeitsflüssigkeit 7 zu bespritzen bzw. zu berieseln. Das weite, offene Einfüllende 47 der Trichterform ist dazu in die Arbeitsflüssigkeit 7 im Arbeitsmittelreservoir über einem die Blasenerzeugungsstruktur 2 ausbildenden Heizmittel eingetaucht. Durch das Heizmittel erfolgt der Wärmeeintrag in die Arbeitsflüssigkeit 7 zur Gasblasenerzeugung. Die über dem Heizmittel in der Arbeitsflüssigkeit 7 aufsteigenden Gasblasen 8 werden von der Trichterform eingefangen und führen zu einem Herausspritzen von Arbeitsflüssigkeit 7 aus dem schmalen offenen Ende 48 der Trichterform. Die derart in den Spritzbereich herausspritzende Arbeitsflüssigkeit wird von der Verteilerkappe nach unten umgelenkt. Dies führt derart zu einer entsprechenden Erweiterung des Spritzbereiches auf den Bereich des Verteilsystems 44 und der Verdampferstruktur 10.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung "erste" und "zweite" Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Claims (12)

  1. Hybrider Verdampfer (1) mit einer eine Wärmeübertragungsoberfläche (13) ausbildenden Verdampferstruktur (10) und einem eine Arbeitsflüssigkeit (7) beinhaltenden Arbeitsmittelreservoir (5), wobei die Verdampferstruktur (10) eine Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) aufweist, wobei eine Blasenerzeugungsstruktur (2) vorhanden ist, wobei die Blasenerzeugungsstruktur (2) zumindest teilweise von der Arbeitsflüssigkeit (7) überflutbar und/oder mit Arbeitsflüssigkeit (7) benetzbar im Bereich des Arbeitsmittelreservoirs (5) angeordnet ist und wobei die Verdampferstruktur (10) derart in einem Spritzbereich der Arbeitsflüssigkeit (7) angeordnet ist, dass die Wärmeübertragungsoberfläche (13) durch von der Blasenerzeugungsstruktur (2) in der Arbeitsflüssigkeit (7) erzeugbaren und/oder einbringbaren und in der Arbeitsflüssigkeit (7) aufsteigenden Gasblasen (8) mitgerissene Arbeitsflüssigkeit (7) mit einem Arbeitsflüssigkeitsfilm (31) benetzbar ist, wobei die Blasenerzeugungsstruktur (2) ein Fluidführungsrohr (3) zur Erzeugung der Gasblasen (8) durch Blasensieden aufweist und das Fluidführungsrohr (3) und die Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) in einem Kühlflüssigkeitskreislauf seriell hintereinander angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Spritzbereich Mittel zum Erweitern und/oder Umlenken des Spritzbereiches vorhanden sind, enthaltend eine Verteilerstruktur (40) zum Auffangen der von den Gasblasen (8) mitgerissenen Arbeitsflüssigkeit (7) und zum Verteilen der Arbeitsflüssigkeit (7) auf und/oder über die Verdampferstruktur (10) und wobei die Arbeitsflüssigkeit (7) Wasser und/oder Ethanol und/oder Methanol enthält oder daraus besteht.
  2. Hybrider Verdampfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasenerzeugungsstruktur (2) weiterhin zumindest ein elektrisches Heizmittel und/oder eine Heatpipe und/oder Mittel zur mechanischen Erzeugung der Gasblasen (8) aufweist.
  3. Hybrider Verdampfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasenerzeugungsstruktur (2) eine Rohrumlenkung und/oder Oberflächenstrukturen (15) zur Vergrößerung eines Wärmeübertrages auf die Arbeitsflüssigkeit (7) und/oder zur Verbesserung einer Blasenablösung der Gasblasen (8) aufweist und/oder dass das Fluidführungsrohr (3) eine inhomogene Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere partielle Oberflächenisolierungen und/oder abwechselnd hydrophile und hydrophobe Bereiche, aufweist.
  4. Hybrider Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasenerzeugungsstruktur (2) Mittel zum Einbringen einer die Gasblasen (8) beinhaltenden Zweiphasenströmung (30) der Arbeitsflüssigkeit (7) in das Arbeitsmittelreservoir (5) aufweist.
  5. Hybrider Verdampfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferstruktur (10) an die Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) angeordnete Lamellen (22) und/oder Rippen aufweist und/oder
    dass die Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) zumindest teilweise plattenförmig ausgebildet ist und/oder
    dass die Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) zumindest teilweise als parallel zueinander verlaufende Rohre ausgebildet ist.
  6. Hybrider Verdampfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wärmeübertragungsoberfläche (13) der Verdampferstruktur (10) eine Oberflächenstrukturierung und/oder eine hydrophile Beschichtung und/oder eine poröse Schicht aufgebracht ist.
  7. Hybrider Verdampfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Arbeitsflüssigkeit (7) poröse Partikel eingebracht sind und/oder dass im Arbeitsmittelreservoir (5) Gewebestrukturen und/oder Drahtstrukturen angeordnet sind.
  8. Verfahren zum Betreiben eines hybriden Verdampfers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Verfahrensschritten
    - Erzeugen und/oder Einbringen von Gasblasen (8) in die Arbeitsflüssigkeit (7) mittels der Blasenerzeugungsstruktur (2) im Arbeitsmittelreservoir (5), welche ein Fluidführungsrohr (3) zur Erzeugung der Gasblasen (8) durch Blasensieden aufweist, wobei das Fluidführungsrohr (3) und die Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) in einem Kühlflüssigkeitskreislauf seriell hintereinander angeordnet sind
    - Benetzen der Wärmeübertragungsoberfläche (13) der Verdampferstruktur (10) mit von in der Arbeitsflüssigkeit (7) aufsteigenden Gasblasen (8) mitgerissener und in den Spritzbereich spritzender Arbeitsflüssigkeit (7), und
    - Kühlen einer die Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) durchströmenden Kühlflüssigkeit durch Verdampfen der die Wärmeübertragungsoberfläche (13) benetzenden Arbeitsflüssigkeit (7),
    wobei das Verdampfen in einem Temperaturbereich von 0 °C bis 30 °C bei Drücken im Bereich von 0,006 bar bei 0 °C bis 0,042 bar bei 30 °C erfolgt oder Wasser als Reinstoff zyklisch in einem Temperaturbereich von - 10 °C bis 0 °C von der festen in die gasförmige Phase überführt wird und eine Wandüberhitzungstemperatur auf glatten Flächen von mehr als 20 K und an strukturierten Oberflächen von wenigstens 7 K eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die desorbierte Arbeitsflüssigkeit an der Verdampferstruktur (10) kondensiert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen der Gasblasen (8) weniger als 5 Prozent der Wärmeenergiemenge verwendet wird, die beim Kühlen der die Kühlflüssigkeitsdurchleitung (11) durchströmenden Kühlflüssigkeit der Kühlflüssigkeit entzogen wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Erzeugen der Gasblasen (8) verwendete Energie mittels eines Leistungsregelungsmoduls der Blasenerzeugungsstruktur (2) diskontinuierlich zugeführt wird und/oder in Abhängigkeit des Leistungsbedarfs des Adsorbers gesteuert und/oder geregelt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Benetzen der Wärmeübertragungsoberfläche (13) der Verdampferstruktur (10) zusätzlich durch Aufsaugen der Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsmittelsumpf mittels kapillar aktiven Verteilstrukturen bewirkt wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114449871B (zh) * 2022-03-03 2024-08-06 合肥工业大学 一种微小双通道螺旋型沸腾换热式均温冷却板
WO2025029672A2 (en) * 2023-07-28 2025-02-06 Heatbit Inc. Computing heat driven sorption-based air-cooling systems and methods
DE202023104741U1 (de) 2023-08-21 2024-11-25 Hochschule für angewandte Wissenschaften München, Körperschaft des öffentlichen Rechts Fallfilmwärmeübertrager mit Kapillarstruktur

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011053310A1 (de) * 2011-09-06 2013-03-07 Technische Universität Berlin Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage und Kälteanlage

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT411395B (de) 1999-07-07 2003-12-29 Vaillant Gmbh Wärmetauscher
DE50100110D1 (de) * 2000-08-04 2003-03-27 Vaillant Gmbh Sorptionswärmepumpe
DE10232726A1 (de) 2001-07-21 2003-02-06 Vaillant Gmbh Wärmepumpen-Modul für eine Adsorptionswärmepumpe
JP4186738B2 (ja) * 2003-07-17 2008-11-26 株式会社デンソー 吸着式冷凍機
DE102004049411B4 (de) * 2004-10-08 2015-06-03 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Vakuum-Sorptionsvorrichtung
DE102008028854A1 (de) 2008-06-19 2009-10-01 Sortech Ag Verdampfer und Kältemaschine oder Wärmepumpe
DE102011015153A1 (de) 2011-03-25 2012-09-27 Sortech Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ausführen eines alternierenden Verdampfungs- und Kondensationsprozesses eines Arbeitsmediums
WO2016059777A1 (ja) * 2014-10-15 2016-04-21 株式会社デンソー 吸着器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011053310A1 (de) * 2011-09-06 2013-03-07 Technische Universität Berlin Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage und Kälteanlage

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DE102016215591A1 (de) 2018-03-08

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