ES2239005T3 - Aparato de transferencia de calor y masa mejorado y procedimiento para sistemas de sorcion de vapor-solido. - Google Patents
Aparato de transferencia de calor y masa mejorado y procedimiento para sistemas de sorcion de vapor-solido.Info
- Publication number
- ES2239005T3 ES2239005T3 ES00930852T ES00930852T ES2239005T3 ES 2239005 T3 ES2239005 T3 ES 2239005T3 ES 00930852 T ES00930852 T ES 00930852T ES 00930852 T ES00930852 T ES 00930852T ES 2239005 T3 ES2239005 T3 ES 2239005T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- heat exchanger
- exchanger according
- metal
- substrate
- sorbent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 239000007787 solid Substances 0.000 title description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 137
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 83
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 73
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 70
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 66
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 35
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 31
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 28
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 14
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 11
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L strontium dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 229910001622 calcium bromide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- WGEFECGEFUFIQW-UHFFFAOYSA-L calcium dibromide Chemical compound [Ca+2].[Br-].[Br-] WGEFECGEFUFIQW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 8
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 8
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 7
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021575 Iron(II) bromide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 101100496858 Mus musculus Colec12 gene Proteins 0.000 claims description 6
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 6
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 claims description 6
- GYCHYNMREWYSKH-UHFFFAOYSA-L iron(ii) bromide Chemical compound [Fe+2].[Br-].[Br-] GYCHYNMREWYSKH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 6
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 5
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 5
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- UNMYWSMUMWPJLR-UHFFFAOYSA-L Calcium iodide Chemical compound [Ca+2].[I-].[I-] UNMYWSMUMWPJLR-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910021568 Manganese(II) bromide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001640 calcium iodide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RJYMRRJVDRJMJW-UHFFFAOYSA-L dibromomanganese Chemical compound Br[Mn]Br RJYMRRJVDRJMJW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229920003233 aromatic nylon Polymers 0.000 claims 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 9
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- 239000004736 Ryton® Substances 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 3
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 241000531908 Aramides Species 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910001623 magnesium bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- OTCKOJUMXQWKQG-UHFFFAOYSA-L magnesium bromide Chemical compound [Mg+2].[Br-].[Br-] OTCKOJUMXQWKQG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 235000015927 pasta Nutrition 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910001625 strontium bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- YJPVTCSBVRMESK-UHFFFAOYSA-L strontium bromide Chemical compound [Br-].[Br-].[Sr+2] YJPVTCSBVRMESK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
- F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
-
- 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
- F25B35/00—Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption
- F25B35/04—Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption using a solid as sorbent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/047—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for absorption-type refrigeration 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
- F25B2315/00—Sorption refrigeration cycles or details thereof
- F25B2315/003—Hydrates for sorption cycles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/62—Absorption based systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Un cambiador de calor absorbedor en el que el gas polar se absorbe y desabsorbe repetidamente sobre un compuesto complejo formado por la absorción de dicho gas polar sobre una sal metálica, o se absorbe y desabsorbe repetidamente hidrógeno sobre un hidruro metálico, teniendo dicho cambiador de calor en el espacio entre al menos una parte de las superficies de intercambio de calor una composición de sorbente/sustrato que comprende un material de sustrato fibroso, inerte a dicho gas polar o hidrógeno, que tiene un absorbente que comprende sal de un metal seleccionado de entre el grupo constituido por un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un metal de transición, cinc, cadmio, estaño, aluminio, borofluoruro de sodio, sales metálicas dobles y mezclas de dos o más de los mismos, o un compuesto complejo, o un hidruro metálico, caracterizado porque dicho espacio está relleno sustancialmente de dicha composición de sorbente/sustrato, dicho material de sustrato fibroso comprende hilos o fibras tejidos o no tejidos o combinaciones de hilos o fibras tejidos o no tejidos, y dicho absorbente está distribuido, incrustado o impregnado en los mismos.
Description
Aparato de transferencia de calor y masa mejorado
y procedimiento para sistemas de sorción de
vapor-sólido.
Los sistemas de sorción de
gas-sólido se usan para producir refrigeración y/o
calentamiento mediante la desorción y absorción repetida del gas en
un compuesto complejo coordinado formado por la absorción de un
refrigerante gaseoso polar en una sal metálica en una reacción de
sorción denominada en ocasiones quimisorción. Los compuestos
complejos que incorporan amoníaco como el refrigerante gaseoso polar
son especialmente ventajosos debido a su capacidad para absorber
grandes cantidades del refrigerante, a menudo hasta el 80% del peso
en seco de absorbente. Los compuestos complejos muestran también una
presión de vapor independiente de la concentración de refrigerante y
pueden hacerse de forma que absorban y desabsorban muy rápidamente.
En las patentes US nº 5.161.389, 5.186.020 y 5.271.239, por ejemplo,
se describen los aparatos que usan compuestos complejos para
producir refrigeración. Mediante la restricción de la expansión
volumétrica del compuesto complejo formado durante la reacción de
absorción del gas en la sal metálica se consiguen mejoras para
lograr altas velocidades de reacción para los compuestos complejos.
En las patentes US nº 5.298.231, 5.328.671, 5.384.101 y 5.441.716,
se describen los procedimientos y el aparato para lograr estas altas
velocidades de reacción.
Mientras las velocidades de reacción
incrementadas se han obtenido como resultado de los procedimientos
antes mencionados, se ha determinado que el ciclo repetido y
relativamente a largo plazo de absorción y desorción de los
compuestos complejos, en particular los que usan amoníaco como
refrigerante, conduce a una migración del sorbente incluso en la
cámara de reacción confinada. Se ha encontrado también que la
migración del sorbente aumenta cuando se usan mayores velocidades de
sorción. Dicha migración puede conducir a densidades de sorbente
desiguales, lo que a su vez provoca desequilibrios de fuerzas en la
estructura del cambiador de calor, que a menudo tiene como resultado
la deformación de las superficies de transferencia de calor y/o las
estructuras internas. Cuando la estructura del cambiador de calor se
modifica o compromete, se producen reducciones de transferencia de
calor y masa al igual que se reduce la velocidad de sorción del
procedimiento. Cuando continúa la migración de sorbente, se producen
pérdidas importantes en la eficacia del rendimiento así como la
posibilidad de fallos del reactor, especialmente donde está expuesto
a sorciones de alta velocidad de reacción.
Aunque se han hecho mejoras en un intento por
superar la migración de sorbente para hidruros metálicos, dichos
procedimientos y técnicas no se han encontrado adecuados para
compuestos complejos amoniacales. En la patente US nº 4.507.263 se
describe la microinmovilización para hidruro metálico que usa un
procedimiento de sinterización en el que se incrusta un polvo de
hidruro metálico en un metal finamente dividido y se sinteriza la
mezcla en un horno a entre 100ºC y 200ºC usando presión de hidrógeno
de 250 a 300 atmósferas. Aunque dicho procedimiento tiene como
resultado, según se informa, una estabilidad mecánica para hidruros
metálicos incluso después de 6.000 ciclos, el procedimiento no es
eficaz para compuestos complejos amoniacales que muestran fuerzas
mucho mayores en comparación con las experimentadas con hidruros
metálicos. Por ejemplo, cuando se absorben y/o desabsorben
compuestos complejos amoniacales por encima de 3 moles de
NH_{3}/mol de sorbente por hora, aproximadamente, las fuerzas
ejercidas en una estructura metálica sinterizada son tan grandes que
producen la deformación de la estructura. Por otra parte, en
aplicaciones más prácticas que usan tecnología de compuestos
complejos, el tiempo de vida práctico de los reactores será superior
a 6.000 ciclos en un orden de magnitud.
El documento US nº 5.440.899 describe un
acumulador térmico en el que un material adsorbente y desorbente se
adhiere a la pared interna de un vaso que forma parte del acumulador
térmico.
Según un primer aspecto de la presente invención
se proporciona un cambiador de calor absorbedor en el que el gas
polar se absorbe y desabsorbe repetidamente en un compuesto complejo
formado por la absorción de dicho gas polar en una sal metálica, o
se absorbe y desabsorbe repetidamente hidrógeno en un hidruro
metálico, teniendo dicho cambiador de calor en el espacio entre al
menos una parte de las superficies de intercambio de calor una
composición de sorbente/sustrato que comprende un material de
sustrato fibroso, inerte a dicho gas polar o hidrógeno, que tiene un
sorbente que comprende sal de un metal seleccionado de entre el
grupo consistente en un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un
metal de transición, cinc, cadmio, estaño, aluminio, borofluoruro de
sodio, sales metálicas dobles y mezclas de dos o más de los mismos,
o un compuesto complejo, o un hidruro metálico, caracterizado porque
dicho espacio está relleno sustancialmente de dicha composición de
sorbente/sustrato, dicho material de sustrato fibroso comprende
hilos o fibras tejidos o no tejidos o combinaciones de hilos o
fibras tejidos o no tejidos, y dicho adsorbente está distribuido,
incrustado o impregnado en los mismos.
Según un segundo aspecto de la presente invención
se proporciona un procedimiento para mejorar un procedimiento de
sorción en un cambiador de calor en el que se absorbe y desabsorbe
repetidamente de forma alterna un gas polar en un compuesto complejo
formado por la absorción de dicho gas polar en una sal metálica o en
el que se absorbe y desabsorbe repetidamente de forma alterna
hidrógeno en un hidruro metálico, comprendiendo dicho
procedimiento:
procedimiento:
la incorporación de dicha sal metálica o un metal
hidrurizable o un hidruro metálico en un material de sustrato
fibroso para formar una composición de sorbente/sustrato, siendo
dicho material de sustrato inerte para dicho gas polar o
hidrógeno;
la absorción de un gas polar en dicha sal para
formar dicho compuesto complejo y restringir la expansión
volumétrica de dicho compuesto complejo formado durante la reacción
de absorción, o la absorción de hidrógeno en dicho metal
hidrurizable o hidruro metálico incrustado o impregnado; y
la realización de dicho procedimiento de sorción
usando dicha composición de sorbente/sustrato, caracterizado porque
la etapa de incorporación de dicha sal metálica, metal hidrurizable
o sal metálica comprende la distribución, incrustación o
impregnación de dicha sal metálica, metal hidrurizable o hidruro
metálico en hilos o fibras tejidos o no tejidos de un material de
sustrato que comprende guata, felpa, paño, tiras, cintas, hilaza,
fieltro, cuerda o tela, o combinaciones de los mismos, por el que
dicho material de sustrato rellena sustancialmente el espacio entre
al menos una parte de las superficies de intercambio de calor.
En la presente invención, se proporciona un
cambiador de calor absorbedor, es decir, un reactor con una
composición de sorbente/sustrato que comprende un material de
sustrato sustancialmente inerte a un gas polar y que incorpora una
sal de un metal sobre la que el gas polar se va a absorber o con un
compuesto complejo formado por la absorción del gas polar sobre la
sal metálica. El uso de la composición de sorbente/sustrato produce
una microinmovilización sustancial del sorbente sólido. Según la
invención, se ha encontrado que para los procedimientos de sorción
en los que las reacciones de absorción y/o desorción repetitivas por
encima de 200 repeticiones superan, al menos temporalmente,
velocidades de reacción de 3 moles de gas/mol de sorbente por hora,
la migración de sorbente se reduce sustancialmente utilizando un
material de sustrato adecuado en o dentro del cual se han
incorporado compuestos complejos o sales metálicas. La migración de
sorbente reducida mejora el rendimiento del aparato, así como la
capacidad del ciclo de sorción y el tiempo de vida esperado del
aparato. La invención anterior es útil también en sistemas de
sorción de hidruros metálicos en los que se absorbe o desabsorbe
alternativamente hidrógeno, en particular si se desean altas
velocidades de reacción o varios miles de ciclos de reacción. En lo
sucesivo, se describen dichas mejoras, junto con una descripción más
detallada de la invención.
Las Figs. 1 a 6 ilustran gráficamente velocidades
de sorción comparativas para diferentes compuestos complejos
realizadas en reactores de tubos con aletas que muestran las mejoras
en el uso de sustratos de microinmovilización de la invención; y
La Fig. 7 ilustra un ejemplo de un cambiador de
calor de tubos con aletas radiales en el que se instala una
composición del sustrato de sorbente de la invención en el espacio
entre las aletas.
En las patentes cedidas a Rocky Research, en
particular las patentes US Re. 34.259, 5.298.231, 5.328.671,
5.441.
716, 5.025.635, 5.079.928, 5.161.389 y 5.186.020, los términos adsorber y adsorción se usan para describir las reacciones de sorción entre gases polares y sales metálicas para formar compuestos complejos, así como la reacción de un gas polar con un compuesto complejo. En la siguiente descripción, se usan los términos absorber y absorción para describir estas mismas reacciones de sorción. Independientemente de la terminología usada, las reacciones de sorción de la presente invención, y según se describen en las patentes anteriormente mencionadas, entre un gas polar y una sal monovariante para producir un compuesto complejo deben distinguirse de las reacciones de sorción entre un gas y un compuesto bivariante como zeolita, carbón activado o alúmina o gel de sílice.
716, 5.025.635, 5.079.928, 5.161.389 y 5.186.020, los términos adsorber y adsorción se usan para describir las reacciones de sorción entre gases polares y sales metálicas para formar compuestos complejos, así como la reacción de un gas polar con un compuesto complejo. En la siguiente descripción, se usan los términos absorber y absorción para describir estas mismas reacciones de sorción. Independientemente de la terminología usada, las reacciones de sorción de la presente invención, y según se describen en las patentes anteriormente mencionadas, entre un gas polar y una sal monovariante para producir un compuesto complejo deben distinguirse de las reacciones de sorción entre un gas y un compuesto bivariante como zeolita, carbón activado o alúmina o gel de sílice.
Según la presente invención, la migración de
sorbente sólido en un reactor en el que se realiza sorción de
vapor-sólido se reduce sustancialmente o se elimina
mediante la incorporación del sorbente sobre un material de sustrato
adecuado. El sorbente sólido usado en los reactores y sistemas
mejorados de la invención son sales metálicas, o compuestos
complejos producidos a partir de las sales, o hidruros metálicos. El
material de sustrato que incorpora la sal metálica, el compuesto
complejo o el hidruro metálico puede ser un tejido como una tela o
un paño, un material no tejido como hilaza, fieltro, cuerda, felpa o
un material similar en el que los hilos o fibras se han entretejido
o mezclado, retorcido, prensado o empaquetado por otros medios para
formar un sustrato coherente. Las capas de tejido plano pueden
usarse entre capas no tejidas de fibra, en especial en compuestos de
capas de fibra alternas tejidas y no tejidas. En ciertos diseños de
cambiador de calor del reactor pueden usarse también hilaza, cuerda
o cintas o tiras de sustrato.
Entre los materiales de sustrato preferidos
específicos se incluyen polímeros de nailon que incluyen náilones o
poliamidas no aromáticos, poliamidas o aramidas aromáticas, fibra de
vidrio y sulfuros de polifenileno. Las aramidas se prefieren para
compuestos complejos que actúan a temperaturas de reacción
inferiores a 150ºC aproximadamente. Para temperaturas superiores se
prefiere fibra de vidrio o sulfuros de polifenileno, mientras que a
temperaturas por debajo de 120ºC aproximadamente, son adecuados
también materiales de polímeros con base de nailon. Las aramidas no
se recomiendan a temperaturas de reacción por encima de 150ºC
aproximadamente. Los materiales de sustrato que tienen una
conductividad térmica elevada son ventajosos, ya que mejoran las
propiedades de transferencia de calor del núcleo absorbedor del
cambiador de calor. La conductividad térmica de los materiales de
sustrato anteriormente mencionados puede mejorarse mediante la
incorporación de materiales de alta conductividad térmica como
fibras, particulados, etcétera, en el sustrato.
Para obtener una alta eficacia termodinámica y de
masa de la composición del sustrato, es deseable usar una forma
física del material que puede cargarse con una alta fracción de masa
del sorbente. Es preferible que al menos el 50%, y preferentemente
el 70%, y más preferentemente el 85% o más, del volumen de la
composición de sorbente/sustrato comprenda el propio sorbente. Así,
un material de sustrato preferido utilizado para producir la
composición de sorbente/sustrato de la invención tiene una porosidad
del 50% aproximadamente o más y de hasta el 98% aproximadamente.
Entre los ejemplos de tipos de tejidos usados para satisfacer dichos
requisitos de porosidad y volumen abierto se incluyen materiales
textiles como paño, tela, fieltro, felpa, etcétera, formados
comúnmente por trenzado o anudado, así como formas no tejidas pero
cohesivas como guata o guateado, o similares. Las estructuras
tejidas tienen la ventaja de una mayor resistencia, aunque puede ser
deseable el uso de capas de refuerzo integradas en cualquier
material de sustrato para aumentar aún más la resistencia del
sustrato. Cuando se usan capas de refuerzo, es importante controlar
la separación de sustrato en la interfaz de refuerzo. Se ha
encontrado ventajoso usar un material de sustrato suficientemente
permeable a los gases para el paso del gas refrigerante y con un
tamaño de poro suficientemente pequeño que evite la penetración de
pequeñas partículas de sal. Aunque los materiales tejidos
proporcionan normalmente una uniformidad física y estructural
superior, el uso de sustratos de fibra no tejida o amorfos puede
proporcionar una distribución más uniforme del sorbente sólido en
todos los poros, espacios e intersticios del material.
El sorbente se incorpora en el material del
sustrato por incrustación o impregnación u otra combinación de los
dos componentes para formar la composición de sorbente/sustrato que
se ha de instalar en el cambiador de calor absorbedor según la
invención. El procedimiento preferido de incorporación del sorbente
en el material de sustrato es la impregnación. Dicha impregnación se
realiza por cualquier medio adecuado, como la pulverización del
material de sustrato con una disolución líquida, pasta, suspensión o
mezcla que contenga el sorbente o el humedecimiento del sustrato en
una disolución líquida, pasta o suspensión del sorbente seguido de
la eliminación del disolvente o vehículo mediante secado o
calentamiento, y/o por la aplicación de un vacío. La pasta o
suspensión puede usarse o mezclarse con un aglutinante compatible
con el sorbente para la estabilización y posterior reducción de la
migración del sorbente en o dentro del sustrato. El sustrato puede
impregnarse también mediante bombeo de la suspensión, pasta o
disolución salina o mezcla líquido-sal en y a través
del material, mediante el que el sustrato también actúa para filtrar
las composiciones de impregnación. Además, otro procedimiento para
incorporar sorbente en el sustrato incluye la incrustación o
distribución por otros medios de las partículas de sorbente finas
dentro del sustrato usando procedimientos y técnicas de soplado,
detonación o sinterización. Por otra parte, las partículas pueden
dirigirse o combinarse con el material de sustrato al mismo tiempo
que se fabrica el fieltro o la tela del sustrato, o posteriormente.
El sorbente también puede fundirse, por ejemplo, como un hidrato, y
el sorbente líquido puede aplicarse al sustrato después o durante la
fabricación del sustrato. Pueden usarse otros medios para incorporar
el sorbente en el material, conocidos por los expertos en la
materia. Puede preferirse incorporar el sustrato con el absorbente
antes de la instalación en el reactor. Sin embargo, el sustrato
también puede instalarse antes de ser impregnado con la disolución
que contiene la sal absorbente. Es importante que el sorbente se
cargue en el sustrato usando procedimientos y condiciones que
optimicen la distribución uniforme del sorbente para conseguir
velocidades de absorción ventajosas y una captación máxima de
refrigerante, así como para equilibrar las fuerzas de expansión
durante las fases de absorción del procedimiento de reacción de
sorción. Se prefiere también elevar al máximo la cantidad de
sorbente incorporado en el sustrato. Cuando el vehículo líquido es
un disolvente para el sorbente, se prefiere usar una disolución
salina saturada para impregnar el sustrato. Sin embargo, en algunos
casos pueden usarse concentraciones menores de sal, por ejemplo,
cuando se necesita o se dicta para satisfacer densidades de carga
permisibles. Cuando la solubilidad del sorbente deseado en el
vehículo líquido no es práctica o posible, deben usarse dispersiones
sustancialmente homogéneas durante el procedimiento de incrustación
o humedecimiento para optimizar la uniformidad del sorbente en todo
el sustrato. Naturalmente, dichos factores se tomarán en
considerarán en la selección del equipo y las condiciones y
parámetros de procesamiento (temperatura, tiempo, etcétera)
adecuados por parte de los expertos en la materia.
Puede usarse cualquier técnica adecuada y eficaz
continua o discontinua para pulverizar o humedecer el material. Para
optimizar la cantidad de sal impregnada en el sustrato es deseable
usar una disolución salina concentrada, preferentemente muy
concentrada o saturada, y saturar el material de sustrato con la
disolución. Para reducir al mínimo la sal que queda libre o la
aglomeración no uniforme de sal en el sustrato, puede filtrarse la
disolución o mezcla. Alternativamente, es deseable dejar que la
disolución líquida salina saturada repose lo suficiente, por ejemplo
toda la noche, de manera que puedan sedimentarse los sólidos. Cuando
existan sales sedimentadas o en estado libre, la disolución líquida
que se va a usar para humedecer el sustrato debe retirarse
detenidamente. Entonces, se seca el material de sustrato saturado en
condiciones adecuadas, por ejemplo, a una temperatura elevada y/o al
vacío hasta la sequedad. El sustrato puede secarse en el equipo y en
condiciones para formar una capa plana u otro tamaño y forma
deseados que usen un molde o forma. El sustrato saturado seco
conservará fácilmente su forma sin volverse frágil.
La invención puede usarse para cualquier tamaño,
forma y tipo de reactores de intercambio de calor absorbedores. En
las patentes US nº 5.441.716 y 5.298.231 se ilustran ejemplos de
reactores de placas y de tubos con aletas. Otros reactores útiles
son los que incorporan diseños de tubos con aletas espirales y pilas
de placas de varios diseños. Así, pueden requerirse diferentes
formas y tamaños de sorbente que incorporan material de sustrato
para rellenar adecuadamente los espacios del reactor. El material de
sorbente/sustrato se instala usando una o más capas del sorbente que
incorpora sustrato o del sustrato que se va a impregnar con el
sorbente en el espacio entre al menos una parte y preferentemente
entre todas las superficies de intercambio de calor del absorbedor.
La instalación del sustrato es tal que el espacio entre las
superficies del cambiador de calor, es decir, aletas, placas,
etcétera, se rellenará sustancialmente con el material de sustrato,
según se ilustra en la Fig. 7. Con el sustrato conteniendo del 50%
al 85% en volumen o más del sorbente sólido incorporado, al menos
una cantidad importante del espacio entre las superficies de
intercambio de calor del reactor se rellenan con el sorbente. El
sustrato seco puede cortarse fácilmente en la forma y tamaño
deseados para instalarse entre los espacios entre la superficie de
intercambio de calor del reactor, es decir, aletas, placas,
etcétera. Las capas de sustrato planas pueden preferirse para
diseños de reactor que tienen placas o aletas paralelas planas,
puesto que las capas se apilan fácilmente para rellenar el espacio
entre las aletas o placas. Los diseños de cambiador de calor de
múltiples placas o aletas de tubos pueden incorporar los materiales
de sustrato como inserciones en las ranuras de difusión del gas.
Cuando la invención se usa en reactores con aletas espirales, se
incluyen o envuelven en los espacios espirales cintas, tiras o
hilaza de sustrato. Preferentemente, las capas del sustrato
impregnado con sal se apilan o envuelven entre las aletas o placas
para rellenar sustancialmente el espacio sin rellenar en exceso,
apretar o forzar indebidamente el material en los espacios abiertos
o disponibles. Para evitar que el material sorbente migre fuera de
los bordes de la circunferencia del sustrato, es deseable usar una
envoltura de sujeción como, por ejemplo, una hecha de tela metálica
fina o material de sustrato que preferentemente no se haya cargado
con el sorbente. Como se indicó anteriormente, una forma de
realización alternativa de la invención consiste en instalar el
sustrato en el espacio entre las superficies de intercambio de calor
del reactor antes de incorporar sorbente en el sustrato. Esta forma
de realización puede ser especialmente útil cuando la forma y/o las
dimensiones del espacio que ha de rellenarse hacen más fácil
rellenarlo con el sustrato no tratado más flexible y, después,
tratar y secar el sustrato. Dependiendo de la profundidad del
sustrato que se va a instalar puede ser ventajoso o necesario
instalar, impregnar y secar capas sucesivas del sustrato.
Es especialmente importante rellenar
sustancialmente el espacio del reactor con sustrato que incorpora
una sal metálica que se hace reaccionar con amoníaco para formar un
compuesto complejo. Dicho compuesto complejo se expandirá
sustancialmente a menos que se restrinja volumétricamente, según se
describe en la patente US nº 5.441.716. Al rellenar así el espacio
del reactor con sustrato con sal incorporada, la reacción inicial de
absorción con refrigerante de gas polar, preferentemente amoníaco,
producirá compuestos complejos que tienen velocidades de reacción
mejoradas según se describe en la patente anteriormente mencionada.
Los compuestos complejos y las sales metálicas de las que están
formados para su uso en el material de sustrato se describen en las
patentes estadounidenses anteriormente mencionadas, en particular
las patentes US nº 5.298.231, 5.328.671, 5.441.716 y Re34.259. Las
sales específicas preferidas son haluro, nitrato, nitrito, oxalato,
perclorato, sulfato o sulfito de metales alcalinos, alcalinotérreos
y de transición y haluros metálicos de cinc, cadmio, estaño,
aluminio y haluros metálicos dobles de los metales anteriormente
mencionados. El borofluoruro de sodio es también una sal preferida.
Las sales específicas preferidas son SrCl_{2}, CaCl_{2},
CaBr_{2}, CaI_{2}, FeCl_{2}, FeBr_{2}, CoCl_{2},
MnCl_{2}, MnBr_{2}, SrBr_{2}, MgCl_{2}, MgBr_{2},
BaCl_{2}, LiCl y LiBr y mezclas de dos o más de las sales. En la
patente US nº 5.441.716 se enumeran las etapas de coordinación
específicas para compuestos complejos amoniacales de las sales
preferidas anteriormente mencionadas. El gas polar que se va a usar
en la preparación del compuesto complejo se hace reaccionar con la
sal metálica dentro de las cámaras de reacción bajo las condiciones
descritas en las patentes estadounidenses anteriormente mencionadas
nº 5.441.716 y 5.298.231. Los compuestos de gas polar preferidos son
agua, aminas y alcoholes y más preferentemente amoníaco. De nuevo,
la expansión volumétrica del compuesto complejo que se ha formado
durante la reacción de adsorción inicial está restringida, por lo
que el compuesto complejo resultante es al menos una masa de
reacción coherente, autosostenida y parcial y estructuralmente
inmovilizada según se describe en la patente US nº 5.328.671. Los
compuestos complejos más preferidos son
SrCl_{2}\cdot1-8(NH_{3}),
CaCl_{2}\cdot1-2(NH_{3}),
CaCl_{2}\cdot2-4(NH_{3}),
CaCl_{2}\cdot4-8(NH_{3}),
CaBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
CoCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
FeCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
FeBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
BaCl_{2}\cdot0-8(NH_{3}),
CaI_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
MgBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
MnBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
MnCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}) y
MgCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}).
La trayectoria de difusión de masa de los
reactores es la distancia que debe recorrer una molécula de gas
entre la superficie de distribución del gas y la partícula del
absorbente. La descripción y definición específica de la longitud de
trayectoria de difusión de masa se describe en la patente US nº
5.441.716. En reactores que usan amoníaco como refrigerante y
compuestos complejos amoniacales, la trayectoria de difusión de masa
máxima media es preferentemente inferior a 15 mm aproximadamente, lo
que corresponde a la longitud de trayectoria de difusión de masa
media preferida descrita en la patente anteriormente mencionada. Las
dimensiones óptimas dependen de los sorbentes y refrigerantes
específicos usados en el procedimiento, y de las presiones
operativas, presiones y temperaturas de aproximación, así como la
densidad de carga del sorbente y la permeabilidad a los gases del
material de sustrato. Las longitudes de trayectoria de difusión de
masa medias preferidas están por debajo de 15 mm aproximadamente y
las más preferidas se sitúan por debajo de 12 mm aproximadamente. La
longitud de trayectoria térmica o de difusión térmica depende de la
distancia entre superficies adyacentes de intercambio de calor, más
específicamente, de la distancia de la superficie de alta
conductividad térmica más próxima al centro de la masa absorbente.
Por ejemplo, para un reactor del tipo ilustrado en la Fig. 7, la
longitud de trayectoria térmica es la mitad de la distancia entre
aletas adyacentes. Preferentemente, la longitud de trayectoria
térmica es inferior a 4,5 mm, más preferentemente menor de 4 mm y
con la máxima preferencia de 3,0 mm aproximadamente o menos. Así,
para diseños de cambiadores de calor de tubos con aletas, la
longitud de la trayectoria térmica es equivalente a un recuento de
aletas de reactor de al menos cuatro aletas por 25 mm (pulgada) de
la longitud (altura) del módulo de reactor. Los recuentos de aletas
de reactor preferidos están entre 9 y 25 aletas aproximadamente por
25 mm (pulgada) (longitud de trayectoria térmica de 1,4 mm a 0,5
mm).
El núcleo absorbedor del cambiador de calor puede
mejorarse aún más mediante el uso de materiales de alta
conductividad térmica como metales o fibras de carbono. La
incorporación de dichos materiales o aditivos en el material de
sustrato permitirá el uso de cambiadores de calor de tubos con
aletas que tengan un recuento de aletas menor o menos aletas por
milímetro de lo que se describe por otra parte en las patentes
anteriormente mencionadas. Así, la tela o fieltro del sustrato puede
contener, en su estructura tejida, fibra o partículas de metal,
carbono o grafito térmicamente conductoras. El uso de dichos
materiales térmicamente conductores es particularmente adecuado e
incluso preferible cuando el material del sustrato es de una
conductividad térmica relativamente baja. Por ejemplo, la fibra de
vidrio, conocida por su baja conductividad térmica, se mejorará
sustancialmente mediante la incorporación de dichas fibras
térmicamente conductoras. Preferentemente, el sustrato usado según
la invención tendrá una conductividad térmica de al menos un 50% más
que un fieltro o tela de fibra de vidrio que no haya sido modificado
para incluir dichas fibras o partículas térmicamente conductoras, o
tratadas por otros medios para incrementar la conductividad térmica
con respecto al material de fibra de vidrio no tratado o no
modificado. La presencia de dichos materiales térmicamente
conductores en el sustrato no se limita a la fibra de vidrio, y
puede usarse también en sustratos de polímeros de nailon, aramida y
sulfuro de polifenileno. Alternativamente, las composiciones de
sustrato pueden producirse con el material altamente conductor
presente en las fibras de vidrio o fibras de polímero usadas para
tejer y preparar el fieltro o la tela.
Los siguientes ejemplos ilustran la preparación
de materiales de sustrato impregnado con sales según la presente
invención:
Se preparó un sustrato impregnado con cloruro de
manganeso mezclando 75,4 gramos de MnCl_{2} por 100 g de H_{2}O
destilada. Se añadió lentamente la sal al agua con un mezclado
minucioso y continuo a temperaturas inferiores a 50ºC hasta que se
disolvió toda la sal. Se dejó reposar la disolución durante toda la
noche a temperatura ambiente para que se sedimentaran los sólidos.
Se retiró cuidadosamente la disolución limpia mediante bombeo o
sifonamiento lento cerca de la superficie del líquido. La disolución
de MnCl_{2} al 43% tenía una densidad de 1,48 g/cm^{3} a
25ºC.
Se mojó en la disolución un fieltro de sulfuro de
polifenileno (Ryton®) monocapa sin gasa MFM. La capa de fieltro
tenía un grosor de 2 mm (0,08 pulgadas) con un peso de 0,061
g/cm^{2} (18 onzas/yarda^{2}). Se drenó el exceso de disolución
y se colocó una capa única de paño en un horno sobre un bastidor de
acero inoxidable que tenía una superficie superior de rejilla/tela
metálica de acero inoxidable de 3 mm para evitar que el fieltro
húmedo se alabeara y para abrirlo para una buena circulación de
aire. Se calentó el horno a 200ºC y se secó el paño durante
3-4 horas. El paño impregnado seco era
sustancialmente plano y capaz de conservar su peso y su forma sin
fragilidad. Se cortó el paño en círculos anulares de un tamaño
adecuado para su ajuste en el espacio entre las aletas, según se
ilustra en la Fig. 7.
Se preparó una disolución de bromuro de calcio al
45% (en peso) mezclando 81,8 g de CaBr_{2} anhidro por 100 g de
agua destilada. Se añadió lentamente la sal mientras se mezclaba
continuamente para evitar que la temperatura de la disolución se
elevara por encima de 50ºC. Se continuó con el mezclado hasta que se
disolvió toda la sal. Se dejó reposar la disolución a temperatura
ambiente para que se sedimentaran los sólidos, después de lo cual se
retiró cuidadosamente la disolución mediante sifonamiento cerca de
la superficie del líquido. La densidad de la disolución fue de 1,55
g/cm^{3} a 25ºC.
Se usó como sustrato un fieltro agujado de
sulfuro de polietileno Ryton® al 100% de 1,65 a 2,16 mm
(0,065-0,085 pulgadas) que tenía un peso de 0,054
g/cm^{2} (16 onzas/yarda^{2}) y una permeabilidad de
1,32-2,19 l/s\cdotm^{2} (30-50
CFM/ft^{2}). Se humedeció minuciosamente el tejido en la
disolución de bromuro de calcio hasta que se saturó completamente,
después de lo cual se drenó el exceso de disolución. Se secó un paño
de una sola capa en un bastidor de acero inoxidable en un horno a
160ºC durante 3-4 horas. Después del secado, la capa
de tela impregnada que se había endurecido en cierto modo sin
fragilidad se cortó según el tamaño y la forma deseados para su
instalación en un cambiador de calor absorbedor.
Se preparó una disolución de SrCl_{2} acuosa al
43% (en peso) mediante adición lenta de la sal anhidra al agua con
agitación continua a una velocidad que evitara que la temperatura de
la disolución se elevara por encima de 80ºC. Se evita una agitación
o sacudida vigorosas para impedir la exposición innecesaria al aire,
que produce una reacción con CO_{2} para formar un carbonato de
forma no deseada. Se deja reposar la disolución durante toda la
noche a más de 60ºC para evitar la congelación y la sedimentación de
los sólidos y se bombean o sifonan lentamente las aguas madres
limpias y transparentes cerca de la superficie del líquido.
Se calienta a 60ºC una tela de sulfuro de
polifenileno Ryton® monocapa como la usada en el Ejemplo I. Después,
se humedece el fieltro calentado en la disolución hasta que se
satura completamente y, a continuación, se drena. Se requiere una
disolución de 0,25 g aproximadamente por cm^{2} de fieltro para
saturar completamente el material. Se seca el fieltro saturado en un
horno durante la noche a temperatura ambiente, después durante 1
hora a 55ºC, 1 hora a 125ºC y 2 horas a 160ºC. El fieltro impregnado
seco contiene del 61% al 62% en peso, aproximadamente, de
SrCl_{2}, que pesa 0,16 g/cm^{2} aproximadamente. Se corta el
material de sustrato impregnado en la forma y el tamaño deseados y
se carga en el espacio entre las aletas del reactor absorbedor.
Los materiales de sustrato impregnados preparados
según los ejemplos anteriores se cargaron en los reactores
absorbedores apilando capas del material que se cortaron en la forma
y el tamaño de las aletas absorbedoras. El reactor usado para la
prueba fue un reactor de aletas radiales similar al ilustrado en las
Figs. 1 y 2 de la patente US nº 5.441.716 e ilustrados además en la
Fig. 7 de la presente memoria descriptiva. Como se muestra en la
Fig. 7, el reactor consiste en una pluralidad de placas o aletas 12
que se extienden radialmente desde el conducto 10 del fluido de
transferencia de calor. Entre cada una de las aletas 12 se apilan
capas 14 de discos del material de sustrato impregnado preparado
según se ha descrito anteriormente. Los discos 14 de fieltro Ryton®
impregnado se instalan de manera que rellenen sustancialmente la
cavidad entre las aletas del reactor sin apretar o forzar
indebidamente el material en el espacio. Para ilustrar las mejoras
obtenidas rellenando los espacios del reactor con los materiales de
sustrato impregnados en comparación con reactores en los que la sal
potenciadora se carga en los espacios del reactor según las patentes
anteriormente mencionadas, cada uno de los sustratos impregnados
preparados según los Ejemplos I-III se sometió a
prueba absorbiendo y desabsorbiendo amoníaco en los reactores.
Las Figs. 1 y 2 ilustran las comparaciones de la
degradación de la velocidad de sorción del compuesto complejo
MnCl_{2}-NH_{3} en un cambiador de calor de
tubos con aletas mostrado en la Fig. 7. El reactor usado para el
procedimiento mostrado en la Fig. 1 se cargó con polvo de
MnCl_{2}. La Fig. 2 ilustra la integridad de la velocidad de
sorción para el mismo compuesto complejo en un cambiador de calor de
tubos con aletas que utilizaba sustrato impregnado según se describe
en el Ejemplo I. Las Figs. 3 y 4 ilustran ejemplos que comparan las
velocidades de reacción para los sistemas de sorción del compuesto
complejo CaBr_{2}\cdotNH_{3}. El procedimiento de la Fig. 3
usó polvo de CaBr_{2} en el espacio del reactor, mientras que el
ejemplo ilustrado en la Fig. 4 usó un material de sustrato descrito
en el Ejemplo II. Las Figs. 5 y 6 ilustran la comparación que usa el
compuesto complejo SrCl_{2}\cdotNH_{3}. En la Fig. 5, el
espacio del reactor se cargó con polvo de SrCl_{2}; en la Fig. 6,
el espacio se rellenó con fieltro impregnado según el Ejemplo
III.
En los ejemplos mostrados en las Figs.
1-6, la captación de amoníaco se realizó en tiempos
de ciclo fijo y en períodos de tiempo de ciclo de reacción de
absorción y desorción de menos de 30 minutos, respectivamente. Las
condiciones de reacción usadas para comparar las mismas sales fueron
sustancialmente idénticas. A partir de los resultados mostrados en
las Figs. 1-6 es evidente que la captación de
amoníaco, es decir, la masa de amoníaco absorbida y desabsorbida en
el compuesto complejo, se eleva sustancialmente cuando se usa un
sustrato impregnado para microinmovilización de los compuestos
complejos. Una reducción en la captación de amoníaco es equivalente
a una velocidad de reacción reducida en los ciclos de reacción de
absorción y desorción y para una condición de
tiempo-temperatura-presión dada se
traduce en una capacidad reducida de almacenamiento de energía, de
particular importancia en la eficacia de sistemas de almacenamiento
en frío, almacenamiento en caliente y de almacenamiento de
temperatura dual.
Otras mejoras realizadas mediante el uso del
aparato y el procedimiento de la invención usando compuestos
complejos amoniacales incluyen la capacidad de realizar el
procedimiento de sorción para obtener al menos el 70% de la
captación teórica del amoníaco a temperaturas de aproximación de 10
K o menos durante un ciclo. En los ejemplos específicos que usan
SrCl_{2}\cdot(1-8)NH_{3}, al
menos 5 moles de amoníaco por mol de SrCl_{2} se absorben y/o
desabsorben a temperaturas de aproximación de 10 k o inferiores. Se
obtienen resultados similares usando
CaCl_{2}\cdot2-4(NH_{3}) y
CaCl_{2}\cdot4-8(NH_{3}). Además de las mejoras anteriormente mencionadas, los reactores que incorporan sustratos impregnados de absorbente según la invención tienen un tiempo de vida previsto muy superior en comparación con los reactores de la técnica anterior en los que las sales simplemente se cargaban en los espacios entre las aletas y los tubos. Por ejemplo, un reactor del diseño mostrado en la Fig. 7 que usaba un sustrato impregnado en SrCl_{2} preparado según el Ejemplo III, se examinó después de más de 4.000 ciclos de reacciones alternantes de absorción/desorción, y demostró que no existía sustancialmente deterioro o deformación de las aletas. En comparación, un reactor con aletas del mismo diseño cargado con SrCl_{2} según la técnica anterior mostró una deformidad de las aletas sustancial después de sólo 450 ciclos bajo condiciones de reacción sustancialmente similares.
CaCl_{2}\cdot4-8(NH_{3}). Además de las mejoras anteriormente mencionadas, los reactores que incorporan sustratos impregnados de absorbente según la invención tienen un tiempo de vida previsto muy superior en comparación con los reactores de la técnica anterior en los que las sales simplemente se cargaban en los espacios entre las aletas y los tubos. Por ejemplo, un reactor del diseño mostrado en la Fig. 7 que usaba un sustrato impregnado en SrCl_{2} preparado según el Ejemplo III, se examinó después de más de 4.000 ciclos de reacciones alternantes de absorción/desorción, y demostró que no existía sustancialmente deterioro o deformación de las aletas. En comparación, un reactor con aletas del mismo diseño cargado con SrCl_{2} según la técnica anterior mostró una deformidad de las aletas sustancial después de sólo 450 ciclos bajo condiciones de reacción sustancialmente similares.
El uso de sustrato que incorpora sorbente en el
relleno sustancial del espacio del reactor entre las superficies de
intercambio de calor según la presente invención debe distinguirse
del uso de discos, tubos, láminas, etcétera relativamente delgados
de material permeable al gas según se ilustra y describe en la
patente US nº 5.441.716. En la patente anteriormente mencionada,
dichos materiales ocupan sólo una parte relativamente menor del
espacio entre las superficies de intercambio de calor que, en caso
contrario, están rellenas con el propio absorbente sólido. Por otra
parte, dicho material no incorpora el absorbente.
Aunque la invención descrita anteriormente
consigue mejoras importantes en sistemas de compuestos complejos,
puede usarse también ventajosamente para otros sistemas de sorción,
en particular para hidruros metálicos en los que la movilización de
sorbente resulta a menudo problemática. En las patentes US nº
4.523.635 y 4.623.018 se describen ejemplos de hidruros metálicos
usados y mejorados que usan los procedimientos y aparatos de la
invención.
Claims (48)
1. Un cambiador de calor absorbedor en el que el
gas polar se absorbe y desabsorbe repetidamente sobre un compuesto
complejo formado por la absorción de dicho gas polar sobre una sal
metálica, o se absorbe y desabsorbe repetidamente hidrógeno sobre un
hidruro metálico, teniendo dicho cambiador de calor en el espacio
entre al menos una parte de las superficies de intercambio de calor
una composición de sorbente/sustrato que comprende un material de
sustrato fibroso, inerte a dicho gas polar o hidrógeno, que tiene un
absorbente que comprende sal de un metal seleccionado de entre el
grupo constituido por un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un
metal de transición, cinc, cadmio, estaño, aluminio, borofluoruro de
sodio, sales metálicas dobles y mezclas de dos o más de los mismos,
o un compuesto complejo, o un hidruro metálico, caracterizado
porque dicho espacio está relleno sustancialmente de dicha
composición de sorbente/sustrato, dicho material de sustrato fibroso
comprende hilos o fibras tejidos o no tejidos o combinacio-
nes de hilos o fibras tejidos o no tejidos, y dicho absorbente está distribuido, incrustado o impregnado en los mismos.
nes de hilos o fibras tejidos o no tejidos, y dicho absorbente está distribuido, incrustado o impregnado en los mismos.
2. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que dicha sal comprende un haluro, un nitrato, un nitrito,
un oxalato, un perclorato, un sulfato o un sulfito de dicho
metal.
3. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que dicho material de sustrato tiene una porosidad
comprendida entre aproximadamente 50% y aproximadamente 98%, antes
de la incorporación de dicha sal.
4. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que dicho material de sustrato comprende guata, felpa,
paño, tiras, cintas, hilaza, fieltro, cuerda o tela.
5. Un cambiador de calor según la reivindicación
3, en el que dicho material de sustrato comprende guata, felpa,
paño, tiras, cintas, hilaza, fieltro, cuerda o tela.
6. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que dicha sal metálica, compuesto complejo o hidruro
metálico comprende al menos el 50% en volumen de dicha composición
de sorbente/sustrato.
7. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que dicha sal metálica, compuesto complejo o hidruro
metálico comprende al menos el 70% en volumen de dicha composición
de sorbente/sustrato.
8. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que dicha sal metálica, compuesto complejo o hidruro
metálico comprende al menos el 85% en volumen de dicha composición
de sorbente/sustrato.
9. Un cambiador de calor según la reivindicación
3, en el que dicho material de sustrato es un material tejido.
10. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que el absorbente es un hidruro metálico.
11. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que el gas polar es amoníaco.
12. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que el gas polar es agua, una amina, un alcohol o
amoníaco.
13. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que la sal es una mezcla de sales de metales alcalinos,
alcalinotérreos o de transición.
14. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, que comprende un cambiador de calor de placas o de tubos con
aletas.
15. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, que tiene una longitud de trayectoria de difusión de masa
promedio de 15 mm o menos.
16. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, que tiene una longitud de trayectoria de difusión térmica de 4 mm
o menos.
17. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que el material de sustrato comprende fibra de vidrio.
18. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que el material de sustrato comprende sulfuro de
polifenileno.
19. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que el material de sustrato comprende poliamida aromática o
nailon.
20. Un cambiador de calor según la reivindicación
5, en el que el material de sustrato comprende fibra de vidrio.
21. Un cambiador de calor según la reivindicación
5, en el que el material de sustrato comprende sulfuro de
polifenileno.
22. Un cambiador de calor según la reivindicación
5, en el que el material de sustrato comprende poliamida aromática o
nailon.
23. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, 3, 15, 16, 17, 18 o 19, en el que el gas polar es amoníaco y la
sal metálica se selecciona del grupo que comprende: SrCl_{2},
SrBr_{2}, MgCl_{2}, MgBr_{2}, MnCl_{2}, MnBr_{2},
FeCl_{2}, FeBr_{2}, CoCl_{2}, CaCl_{2}, CaBr_{2},
CaI_{2}, BaCl_{2}, LiCl o LiBr.
24. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que el material de sustrato tiene una conductividad térmica
de al menos el 50% más que el fieltro de fibra de vidrio.
25. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, 17, 18 o 19, que comprende un cambiador de calor de tubo con
aletas que tiene un recuento de aletas de cuatro aletas/25 mm (1
pulgada) o menos.
26. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, 17, 18, 19, 20, 21 o 22, en el que el material de sustrato
incluye adicionalmente fibras o partículas de metal, carbono o
grafito.
27. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, 17, 18, 19 o 35, que tiene una longitud de trayectoria de
difusión térmica de 4 mm o menos.
28. Un cambiador de calor según la reivindicación
1, en el que dicho absorbente es una sal metálica o un compuesto
complejo y dicho gas polar es amoníaco, y en el que dicho material
de sustrato es hilaza, cuerda, tela o fieltro de fibra de vidrio,
fibra de nailon, fibra de poliamida aromática o fibra de sulfuro de
polifenileno que tiene una porosidad comprendida entre el 50%
aproximadamente y el 98% aproximadamente y en el que dicha sal
metálica o compuesto complejo comprende al menos el 50% en volumen
de dicha composición de sorbente/sustrato.
29. Un cambiador de calor según la reivindicación
28, en el que dicho absorbente es una sal metálica y en el que dicha
composición de sorbente se prepara saturando sustancialmente dicho
material de sustrato con una disolución concentrada de dicha sal
metálica y secando dicho material de sustrato para formar un
sustrato impregnado.
30. Un cambiador de calor según la reivindicación
29, en el que dicha disolución es una disolución acuosa de dicha sal
metálica.
31. Un cambiador de calor según la reivindicación
29, en el que dicho sustrato impregnado rellena sustancialmente el
espacio entre las superficies de intercambio de calor.
32. Un cambiador de calor según la reivindicación
30, en el que dicha sal metálica es CaCl_{2}, CaBr_{2},
CaI_{2}, SrCl_{2}, SrBr_{2}, MgCl_{2}, MgBr_{2},
MnCl_{2}, MnBr_{2}, FeCl_{2}, FeBr_{2}, CoCl_{2},
BaCl_{2}, LiCl, LiBr o mezclas de dos o más de dichas sales.
33. Un cambiador de calor según la reivindicación
28, en el que dicho absorbente es un compuesto complejo formado por
absorción de amoníaco sobre dicha sal metálica en dicho cambiador de
calor a la vez que se restringe la expansión volumétrica de dicho
compuesto complejo formado durante la reacción de absorción.
34. Un cambiador de calor según la reivindicación
33, en el que dicha sal metálica es CaCl_{2}, CaBr_{2},
CaI_{2}, SrCl_{2}, SrBr_{2}, MgCl_{2}, MgBr_{2},
MnCl_{2}, MnBr_{2}, FeCl_{2}, FeBr_{2}, CoCl_{2},
BaCl_{2}, LiCl, LiBr o mezclas de dos o más de dichas sales.
35. Un cambiador de calor según la reivindicación
28, que tiene una longitud de trayectoria de difusión de masa
promedio de 15 mm o menos.
36. Un cambiador de calor según la reivindicación
28, que comprende un cambiador de calor de tubo con aletas que tiene
un recuento de aletas de cuatro aletas/25 mm (1 pulgada) o
menos.
37. Un cambiador de calor según la reivindicación
28, que tiene una longitud de trayectoria de difusión térmica de 4
mm o menos.
38. Un cambiador de calor según la reivindicación
34, que tiene una longitud de trayectoria de difusión de masa
promedio de 15 mm o menos.
39. Un cambiador de calor según la reivindicación
34, que comprende un cambiador de calor de tubo con aletas que tiene
un recuento de aletas de al menos cuatro aletas/25 mm (1
pulgada).
40. Un cambiador de calor según la reivindicación
34, que tiene una longitud de trayectoria de difusión de calor de 4
mm o menos.
41. Un procedimiento para mejorar un
procedimiento de sorción en un cambiador de calor en el que se
absorbe y desabsorbe repetidamente de forma alterna un gas polar
sobre un compuesto complejo formado por la absorción de dicho gas
polar sobre una sal metálica o en el que se absorbe y desabsorbe
repetidamente de forma alterna hidrógeno sobre un hidruro metálico,
comprendiendo dicho procedimiento:
la incorporación de dicha sal metálica o un metal
hidrurizable o un hidruro metálico en un material de sustrato
fibroso para formar una composición de sorbente/sustrato, siendo
dicho material de sustrato inerte para dicho gas polar o
hidrógeno;
la absorción de un gas polar sobre dicha sal para
formar dicho compuesto complejo y restricción de la expansión
volumétrica de dicho compuesto complejo formado durante la reacción
de absorción, o absorción de hidrógeno sobre dicho metal
hidrurizable o hidruro metálico incrustado o impregnado; y
la realización de dicho procedimiento de sorción
usando dicha composición de sorbente/sustrato, caracterizado
porque la etapa de incorporación de dicha sal metálica, metal
hidrurizable o hidruro metálico comprende la distribución,
incrustación o impregnación de dicha sal metálica, metal
hidrurizable o hidruro metálico en hilos o fibras tejidos o no
tejidos de un material de sustrato que comprende guata, felpa, paño,
tiras, cintas, hilaza, fieltro, cuerda o tela, por el que dicho
material de sustrato rellena sustancialmente el espacio entre al
menos una parte de las superficies de intercambio de calor.
42. El procedimiento según la reivindicación 41,
en el que al menos una parte del procedimiento de reacción se
realiza a una velocidad superior a 3 moles de gas/mol de sorbente
por hora.
43. El procedimiento según la reivindicación 41,
en el que el procedimiento de sorción comprende una absorción y/o
desorción realizada en más de 200 repeticiones.
44. El procedimiento según la reivindicación 41,
en el que dicho procedimiento de sorción utiliza un compuesto
complejo amoniacal y en el que dicho compuesto complejo absorbe y/o
desabsorbe al menos 10 mg de amoníaco por cc de sorbente por minuto
de tiempo del ciclo de absorción o desorción.
45. El procedimiento según la reivindicación 41,
en el que dicho procedimiento de sorción utiliza un compuesto
complejo amoniacal y en el que dicho procedimiento de sorción se
realiza para obtener al menos el 70% de la captación teórica de
amoníaco a temperaturas de aproximación de 10 K o menos durante un
ciclo.
46. El procedimiento según la reivindicación 45,
en el que el compuesto complejo es
SrCl_{2}\cdot(1-8)NH_{3} y en el
que el procedimiento de sorción se realiza para hacer reaccionar al
menos 5 moles de amoníaco por mol de SrCl_{2} entre
SrCl_{2}\cdot1 NH_{3} y SrCl_{2}\cdot8NH_{3}, a
temperaturas de aproximación de 10 K o menos.
47. El procedimiento según la reivindicación 45,
en el que el compuesto complejo es un compuesto amoniacal que
comprende CaCl_{2} en sus etapas de coordinación
CaCl_{2}\cdot1/2(NH_{3}),
CaCl_{2}\cdot2/4(NH_{3}),
CaCl_{2}\cdot4/8(NH_{3}) o una combinación de las
mismas.
48. El procedimiento según la reivindicación 45,
en el que el compuesto complejo se selecciona de entre el grupo que
comprende: CaBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
CoCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
FeBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
FeCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
BaCl_{2}\cdot0-8(NH_{3}),
CaI_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
MgCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
MgBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}),
MnCl_{2}\cdot2-6(NH_{3}) o
MnBr_{2}\cdot2-6(NH_{3}).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/304,763 US6224842B1 (en) | 1999-05-04 | 1999-05-04 | Heat and mass transfer apparatus and method for solid-vapor sorption systems |
| US304763 | 1999-05-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2239005T3 true ES2239005T3 (es) | 2005-09-16 |
Family
ID=23177904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00930852T Expired - Lifetime ES2239005T3 (es) | 1999-05-04 | 2000-05-03 | Aparato de transferencia de calor y masa mejorado y procedimiento para sistemas de sorcion de vapor-solido. |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6224842B1 (es) |
| EP (1) | EP1175583B1 (es) |
| JP (1) | JP2002543366A (es) |
| KR (1) | KR100629562B1 (es) |
| CN (1) | CN1214226C (es) |
| AT (1) | ATE290193T1 (es) |
| AU (1) | AU772270B2 (es) |
| BR (1) | BR0010210B1 (es) |
| CA (1) | CA2370260C (es) |
| CZ (1) | CZ299197B6 (es) |
| DE (1) | DE60018401T2 (es) |
| ES (1) | ES2239005T3 (es) |
| HK (1) | HK1043825B (es) |
| HU (1) | HU225540B1 (es) |
| IL (2) | IL145587A0 (es) |
| MX (1) | MXPA01011100A (es) |
| PL (1) | PL194334B1 (es) |
| PT (1) | PT1175583E (es) |
| RU (1) | RU2244225C2 (es) |
| WO (1) | WO2000066954A1 (es) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7938170B2 (en) * | 2002-09-11 | 2011-05-10 | Webasto Ag | Cold or heat accumulator and process for its manufacture |
| US6652627B1 (en) * | 2002-10-30 | 2003-11-25 | Velocys, Inc. | Process for separating a fluid component from a fluid mixture using microchannel process technology |
| US7033421B1 (en) * | 2003-01-17 | 2006-04-25 | Uop Llc | Sorption cooling for handheld tools |
| CN1326968C (zh) * | 2004-02-12 | 2007-07-18 | 新世界Zgm有限公司 | 传热介质及其制备方法和用途 |
| US8314038B2 (en) | 2005-01-04 | 2012-11-20 | Rocky Research | Penetration resistant articles |
| US7648757B2 (en) * | 2005-01-04 | 2010-01-19 | Rocky Research | Penetration resistant composite |
| US8361618B2 (en) * | 2005-01-04 | 2013-01-29 | Rocky Research | Refrigerant releasing composite |
| US7722952B2 (en) * | 2005-01-04 | 2010-05-25 | Rocky Research | Refrigerant releasing composite |
| US8124547B2 (en) * | 2005-01-04 | 2012-02-28 | Rocky Research | Penetration resistant articles |
| JP2009520173A (ja) * | 2005-12-19 | 2009-05-21 | ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 収着伝熱体壁および収着伝熱体 |
| GB0617721D0 (en) | 2006-09-08 | 2006-10-18 | Univ Warwick | Heat exchanger |
| CN101385965B (zh) * | 2008-08-07 | 2010-06-23 | 武汉云鹤定宇制冷科技有限公司 | 吸附制冷系统用的高温型吸附剂 |
| US8916493B2 (en) * | 2008-09-08 | 2014-12-23 | Amminex Emissions Technology A/S | Additives for highly compacted ammonia storage materials |
| US8293388B2 (en) * | 2009-03-02 | 2012-10-23 | Rocky Research | Thermal energy battery and method for cooling temperature sensitive components |
| SG175311A1 (en) | 2009-04-27 | 2011-12-29 | Halliburton Energy Serv Inc | Thermal component temperature management system and method |
| CN103597299A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-02-19 | 国际商业机器公司 | 吸附热交换器装置 |
| JP2013169238A (ja) | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Universal Entertainment Corp | ゲーミングマシン |
| RU2533491C1 (ru) * | 2013-08-08 | 2014-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") | Способ получения хемосорбента для очистки инертных газов и газов-восстановителей от примесей |
| WO2015099063A1 (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | カルソニックカンセイ株式会社 | 吸着式熱交換器 |
| JP6249765B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2017-12-20 | カルソニックカンセイ株式会社 | 吸着式熱交換器 |
| JP6355355B2 (ja) * | 2014-02-14 | 2018-07-11 | カルソニックカンセイ株式会社 | 吸着式熱交換器 |
| US9822999B2 (en) * | 2015-02-12 | 2017-11-21 | Rocky Research | Systems, devices and methods for gas distribution in a sorber |
| US10145655B2 (en) | 2015-07-27 | 2018-12-04 | Rocky Research | Multilayered composite ballistic article |
| DE102015219688B4 (de) * | 2015-10-12 | 2022-02-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Adsorber, verfahren zur herstellung eines adsorbers und fahrzeug mit einem adsorber |
| WO2017086130A1 (ja) * | 2015-11-18 | 2017-05-26 | 寿産業株式会社 | 冷媒処理装置及び冷凍空調システム |
| GB201600091D0 (en) * | 2016-01-04 | 2016-02-17 | Univ Newcastle | Energy storage system |
| CN106705704B (zh) * | 2016-12-30 | 2019-07-23 | 西安交通大学 | 一种基于金属氢化物的高效蓄热反应器 |
| CN107051206B (zh) * | 2017-02-16 | 2018-09-21 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种石墨中氢或其同位素解吸反应釜 |
| US10584944B2 (en) * | 2017-03-06 | 2020-03-10 | Rocky Research | Burst mode cooling system |
| US10584903B2 (en) * | 2017-03-06 | 2020-03-10 | Rocky Research | Intelligent cooling system |
| US11739997B2 (en) | 2019-09-19 | 2023-08-29 | Rocky Research | Compressor-assisted thermal energy management system |
| US11692779B2 (en) | 2020-01-23 | 2023-07-04 | Rocky Research | Flexible cooling system with thermal energy storage |
Family Cites Families (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US34259A (en) | 1862-01-28 | Relieving slide-valves of pressure | ||
| US2241600A (en) | 1938-09-27 | 1941-05-13 | Clyde L Hunsicker | Means for removal of vapor from gases |
| US2537720A (en) | 1949-09-24 | 1951-01-09 | Harry C Wagner | Refrigerant gas drying apparatus |
| US4329209A (en) * | 1979-02-23 | 1982-05-11 | Ppg Industries, Inc. | Process using an oxidant depolarized solid polymer electrolyte chlor-alkali cell |
| US4292265A (en) | 1980-01-21 | 1981-09-29 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for preparing porous metal hydride compacts |
| US4402915A (en) * | 1981-05-06 | 1983-09-06 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal hydride reactor |
| DE3277930D1 (en) | 1981-07-31 | 1988-02-11 | Seikisui Chemical Co Ltd | Metal hydride heat pump system |
| IL66552A (en) | 1982-08-15 | 1985-12-31 | Technion Res & Dev Foundation | Method for preparing improved porous metal hydride compacts and apparatus therefor |
| DE3474338D1 (en) | 1983-07-08 | 1988-11-03 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Thermal system based on thermally coupled intermittent absorption heat pump cycles |
| JPH0694968B2 (ja) | 1986-01-28 | 1994-11-24 | 西淀空調機株式会社 | 吸着式冷凍装置 |
| FR2615601B1 (fr) | 1987-05-22 | 1989-11-10 | Faiveley Ets | Dispositif et procede pour produire du froid et/ou de la chaleur par reaction solide-gaz |
| FR2620046B1 (fr) | 1987-09-07 | 1989-12-01 | Elf Aquitaine | Procede de conduite d'une reaction d'absorption ou de desorption entre un gaz et un solide |
| USRE34259E (en) | 1987-11-02 | 1993-05-25 | Rocky Research | System for low temperature refrigeration and chill storage using ammoniated complex compounds |
| US4848994A (en) * | 1987-11-02 | 1989-07-18 | Uwe Rockenfeller | System for low temperature refrigeration and chill storage using ammoniated complex compounds |
| US5441716A (en) * | 1989-03-08 | 1995-08-15 | Rocky Research | Method and apparatus for achieving high reaction rates |
| US5186020A (en) * | 1991-01-23 | 1993-02-16 | Rocky Research | Portable cooler |
| US5271239A (en) * | 1990-11-13 | 1993-12-21 | Rocky Research | Cooling apparatus for electronic and computer components |
| ES2071817T3 (es) | 1989-03-08 | 1995-07-01 | Rocky Research | Un metodo y un aparato para obtener elevados grados de reaccion en sistemas de reactores solido-gas. |
| US5241831A (en) * | 1989-11-14 | 1993-09-07 | Rocky Research | Continuous constant pressure system for staging solid-vapor compounds |
| US5079928A (en) | 1989-07-07 | 1992-01-14 | Rocky Research | Discrete constant pressure staging of solid-vapor compound reactors |
| US5263330A (en) * | 1989-07-07 | 1993-11-23 | Rocky Research | Discrete constant pressure system for staging solid-vapor compounds |
| US5025635A (en) | 1989-11-14 | 1991-06-25 | Rocky Research | Continuous constant pressure staging of solid-vapor compound reactors |
| SU1777439A1 (ru) * | 1990-03-27 | 1995-01-20 | Институт Проблем Машиностроения Ан Усср | Теплообменник |
| DK0477343T3 (da) | 1990-04-11 | 1994-03-14 | Elf Aquitaine | Aktivt kompositmateriale og anvendelse heraf som reaktionsmiljø |
| US5161389A (en) | 1990-11-13 | 1992-11-10 | Rocky Research | Appliance for rapid sorption cooling and freezing |
| JP3077193B2 (ja) * | 1990-11-23 | 2000-08-14 | 株式会社デンソー | アルミニウム表面に耐食性化成皮膜を形成する方法 |
| US5165247A (en) * | 1991-02-11 | 1992-11-24 | Rocky Research | Refrigerant recycling system |
| RU2013718C1 (ru) * | 1991-04-26 | 1994-05-30 | Ливенцова Галина Алексеевна | Сорбционный тепловой насос |
| US5360057A (en) * | 1991-09-09 | 1994-11-01 | Rocky Research | Dual-temperature heat pump apparatus and system |
| NL9102072A (nl) | 1991-12-11 | 1993-07-01 | Beijer Raadgevend Tech Bureau | Warmteaccumulator, werkwijze voor de vervaardiging daarvan, alsmede energiesysteem voorzien van een dergelijke warmteaccumulator. |
| US5958829A (en) * | 1992-02-14 | 1999-09-28 | Degussa-Huls Aktiengesellschaft | Coating dispersion for exhaust gas catalysts |
| US5388637A (en) | 1992-10-02 | 1995-02-14 | California Institute Of Technology | Activated carbon absorbent with integral heat transfer device |
| FR2703763B1 (fr) | 1993-04-07 | 1995-06-23 | Sofrigam | Réacteur chimique, machine frigorifique et conteneur ainsi équipés, et cartouche de réactif s'y rapportant. |
| US5650030A (en) | 1993-05-28 | 1997-07-22 | Kyricos; Christopher J. | Method of making a vapor and heat exchange element for air conditioning |
| FR2715082B1 (fr) * | 1994-01-19 | 1996-02-23 | Elf Aquitaine | Procédé de réalisation d'un composite actif et composite actif réalisé à partir de ce procédé. |
| DE4405669A1 (de) * | 1994-02-23 | 1995-08-24 | Zeolith Tech | Adsorptionsmittelbeschichtung auf Metallen und Verfahren zur Herstellung |
| US5498231A (en) * | 1994-03-07 | 1996-03-12 | Franicevic; Klaus | Intubating laryngoscope |
| FR2732337B1 (fr) | 1995-03-28 | 1997-05-16 | Lorraine Carbone | Procede de fabrication de composites actifs a base de graphite expanse |
| DE19514887C2 (de) | 1995-04-22 | 1998-11-26 | Freudenberg Carl Fa | Adsorbierendes, biegsames Filterflächengebilde und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US5862855A (en) | 1996-01-04 | 1999-01-26 | Balk; Sheldon | Hydride bed and heat pump |
| US5800706A (en) | 1996-03-06 | 1998-09-01 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Nanofiber packed beds having enhanced fluid flow characteristics |
| JP3728475B2 (ja) | 1996-04-12 | 2005-12-21 | クラレケミカル株式会社 | 除塵フィルターの機能を有する吸着材 |
| US5958098A (en) * | 1997-10-07 | 1999-09-28 | Westinghouse Savannah River Company | Method and composition in which metal hydride particles are embedded in a silica network |
-
1999
- 1999-05-04 US US09/304,763 patent/US6224842B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-05-03 CZ CZ20013939A patent/CZ299197B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2000-05-03 MX MXPA01011100A patent/MXPA01011100A/es active IP Right Grant
- 2000-05-03 DE DE60018401T patent/DE60018401T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-03 CN CNB008071144A patent/CN1214226C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-03 AU AU48605/00A patent/AU772270B2/en not_active Expired
- 2000-05-03 HU HU0200930A patent/HU225540B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2000-05-03 PL PL00351411A patent/PL194334B1/pl unknown
- 2000-05-03 BR BRPI0010210-5A patent/BR0010210B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2000-05-03 RU RU2001126548/06A patent/RU2244225C2/ru active
- 2000-05-03 AT AT00930852T patent/ATE290193T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-05-03 CA CA002370260A patent/CA2370260C/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-03 ES ES00930852T patent/ES2239005T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-03 EP EP00930852A patent/EP1175583B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-03 IL IL14558700A patent/IL145587A0/xx active IP Right Grant
- 2000-05-03 WO PCT/US2000/040046 patent/WO2000066954A1/en not_active Ceased
- 2000-05-03 JP JP2000615545A patent/JP2002543366A/ja active Pending
- 2000-05-03 HK HK02105472.4A patent/HK1043825B/en unknown
- 2000-05-03 PT PT00930852T patent/PT1175583E/pt unknown
- 2000-05-03 KR KR1020017013708A patent/KR100629562B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-07 US US09/733,248 patent/US6736194B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-09-24 IL IL145587A patent/IL145587A/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60018401T2 (de) | 2006-10-05 |
| KR20020013852A (ko) | 2002-02-21 |
| MXPA01011100A (es) | 2002-07-30 |
| CZ20013939A3 (cs) | 2002-08-14 |
| PL194334B1 (pl) | 2007-05-31 |
| ATE290193T1 (de) | 2005-03-15 |
| HK1043825B (en) | 2005-09-16 |
| CN1214226C (zh) | 2005-08-10 |
| IL145587A0 (en) | 2002-06-30 |
| US20010000858A1 (en) | 2001-05-10 |
| EP1175583A1 (en) | 2002-01-30 |
| PT1175583E (pt) | 2005-05-31 |
| AU772270B2 (en) | 2004-04-22 |
| CA2370260A1 (en) | 2000-11-09 |
| WO2000066954A1 (en) | 2000-11-09 |
| AU4860500A (en) | 2000-11-17 |
| HU225540B1 (en) | 2007-02-28 |
| HK1043825A1 (en) | 2002-09-27 |
| KR100629562B1 (ko) | 2006-09-27 |
| PL351411A1 (en) | 2003-04-22 |
| DE60018401D1 (de) | 2005-04-07 |
| CZ299197B6 (cs) | 2008-05-14 |
| BR0010210B1 (pt) | 2010-08-24 |
| US6224842B1 (en) | 2001-05-01 |
| RU2244225C2 (ru) | 2005-01-10 |
| CN1349605A (zh) | 2002-05-15 |
| EP1175583B1 (en) | 2005-03-02 |
| BR0010210A (pt) | 2002-04-30 |
| CA2370260C (en) | 2007-07-24 |
| HUP0200930A2 (en) | 2002-07-29 |
| JP2002543366A (ja) | 2002-12-17 |
| US6736194B2 (en) | 2004-05-18 |
| IL145587A (en) | 2006-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2239005T3 (es) | Aparato de transferencia de calor y masa mejorado y procedimiento para sistemas de sorcion de vapor-solido. | |
| US11859877B2 (en) | Hybrid adsorber heat exchanging device and method of manufacture | |
| Liu et al. | Honeycomb filters made from mesoporous composite material for an open sorption thermal energy storage system to store low-temperature industrial waste heat | |
| RU2001126548A (ru) | Усовершенствованное устройство и способ тепло- и массопередачи для твердотельно-паровых сорбционных систем | |
| CN102744036A (zh) | 复合吸附剂材料及其制备方法和应用 | |
| MXPA02000673A (es) | Sistema activo auxiliar de calentamiento y aire acondicionado para automovil. | |
| JPH0747122B2 (ja) | 恒温熱サイクルプロセス | |
| EP3299759A1 (en) | System and method for thermochemical storage of energy | |
| US11709023B2 (en) | Enhanced TCM production and use | |
| Wang et al. | Interfacial modification regulation in CaCl2· 6H2O/Expanded Perlite/Nano-γ-Al2O3 composite form-stable phase change materials for building thermal storage | |
| KR102906779B1 (ko) | 공간 난방용 탄산칼륨 기반 열화학 열저장소재 및 그 제조방법 | |
| OA18096A (en) | Hybrid adsorber heat exchanging device and method of manufacture | |
| Deshmukh et al. | USE of COMPOSITE ADSORBENTS in ADSORPTION REFRIGERATION | |
| ITRM990383A1 (it) | Nuovi materiali adsorbenti per pompe di calore refrigeratori ad adsorbimento. |