NL9001878A - Chemisch warmtepomp systeem voor het produceren van warmte en koude. - Google Patents

Chemisch warmtepomp systeem voor het produceren van warmte en koude. Download PDF

Info

Publication number
NL9001878A
NL9001878A NL9001878A NL9001878A NL9001878A NL 9001878 A NL9001878 A NL 9001878A NL 9001878 A NL9001878 A NL 9001878A NL 9001878 A NL9001878 A NL 9001878A NL 9001878 A NL9001878 A NL 9001878A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
reaction
heat
chemical
heat exchanger
gas
Prior art date
Application number
NL9001878A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Eiko Albertus Schuurman
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 Eiko Albertus Schuurman filed Critical Eiko Albertus Schuurman
Publication of NL9001878A publication Critical patent/NL9001878A/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-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
    • C09K5/16Materials undergoing chemical reactions when used
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B23/00Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Foundations (AREA)

Description

Chemisch Warmtepomp systeem voor het produceren van warmte en koude.
Achtergrond van de uitvinding.
Deze uitvinding betreft een chemische warmtepomp met gebruikmaking van de chemische-reactiewarmte van een omkeerbare chemische dimerisatiereactie. Met dimerisatie wordt hier bedoeld de associatie van twee moleculen van dezelfde chemische verbinding. Meer in het bizonder heeft deze uitvinding betrekking op een chemisch warmtepompsysteem met slechts één reactant en met verbeterde efficiëntie en eenvoud, in een zeer bruikbaar temperatuurgebied en op een zeer bruikbaar temperatuurniveau.
Technologische stand van zaken tot nu toe.
Gedurende de laatste jaren hebben warmtepompen hernieuwde aandacht getrokken, aangezien zij in staat zijn energie te besparen, omdat zij veel energie kunnen onttrekken aan warmtereser-voirs van lage temperatuur met gebruikmaking van kleine hoeveelheden primaire energie, terwijl daardoor de milieuvervuiling (luchtvervuiling) afneemt doordat de benodigde hoeveelheid fossiele brandstoffen en kernenergie (met hun afvalstoffen) afneemt. In het algemeen kunnen zowel electrisch/mechanische energie alsook chemische/thermische energie worden gebruikt als genoemde kleine hoeveelheid energie. In het geval van een zogenaamd warmtepompsysteem van het "compressietype", met gebruikmaking van mechanische energie wordt de zogeheten C.O.P., oftewel "coëfficiënt of performance" (werkingsgraad) in het algemeen beperkt door inwendige en uitwendige onomkeerbaarheden en worden de temperaturen van het warmtereservoir van hoge temperatuur beperkt in verband met de veiligheid, thermische stabiliteit en mechanische sterkte van het systeem. Anderzijds kunnen in een chemisch warmtepompsysteem, waarin van volmaakt omkeerbare, endotherme en exotherme reacties gebruik gemaakt wordt, de inwendige onomkeerbaarheden volledig worden geëlimineerd en het temperatuurgebied van de warmtereservoirs van lage resp. hoge temperatuur worden verbreed door keuze (samenstelling) van het reactieve fluïdum. Wanneer bijvoorbeeld een volledig omkeerbare reactie (bijvoorbeeld stikstofdioxide, dat-omkeerbaar dimeriseert tot distikstoftetroxide) wordt gebruikt, is de temperatuur van het koude warmtereservoir ongeveer -25°C tot 50°c en die van het warmtereservoir van hogere temperatuur ongeveer 50°C tot 150°c. Als anderzijds de volledig omkeerbare reactie van de dissociatie van dezelfde verbinding stikstofdioxide in stikstofmonoxide en zuurstof wordt gebruikt, kan de temperatuur van het koude warmtereservoir circa 150°C zijn en kan de temperatuur van het warmtereservoir van hogere temperatuur tot 600°C bedragen* In het algemeen is een dissociatiereac-tie endotherm en een associatiereactie exotherm. Door deze reacties in afzonderlijke vaten uit te voeren wordt het ene vat een exotherm reactievat en wordt het andere vat een endotherm reactievat. Door een reactant te laten circuleren tussen het exotherme reactievat en het endotherme reactievat kan warmte-(energie) getransporteerd worden. Door alleen dit principe te gebruiken is de efficiëntie als warmtepompsysteem evenwel onvoldoende. Dit komt omdat de dimerisatiereactie vrijwel niet verloopt als de temperatuur van het reactievat te hoog is.
Dit feit is consistent met de beginselen van Van 't Hoff en Le Chatelier. Daarom is het noodzakelijk het evenwicht te verschuiven door de dimerisatiereactie bij verhoogde druk uit te voeren. Anderzijds zal de dissociatiereactie niet verlopen als de temperatuur van het reactievat te laag is, eveneens in overeenstemming met voornoemde beginselen. Daarom is het nodig de evenwichtssamenstelling te verschuiven door de dissociatiereactie bij verminderde druk uit te voeren. Hoewel het normale kookpunt en smeltpunt van het dimerisatieprodukt 21,2°c respectievelijk -11,2°C zijn, zullen er geen enkele faseovergangen zijn bij temperaturen tot -60°c onder verminderde druk van 0,01 bar. Dit feit vergroot de toepasbaarheid aanzienlijk van het chemische warmtepompsysteem voor koel- en verwarmingsdoel-einden bij zowel huishoudelijk als industrieel gebruik, alsook klimaatbehandelingsinstallaties in gebouwen en voertuigen etc. Als nieuwe methode, zoals hiervoor reeds eerder vermeld, maakt dit chemisch warmtepompsysteem gebruik van één enkele reactant (NC^), voor de volledig omkeerbare chemische reactie, waarbij de verwarmings- of koelingscapaciteit en/of de verwarming - of koeling temperatuur wordt geregeld door een instelbaar expansie ventiel (zo mogelijk computer-geregeld), met gebruikmaking van enige goedkope en simpele temperatuur-opnemers; daarbij gebruik makend van de waarde van de opgenomen stroom (electr.) door de compressor als een parameter om de gewenste temperatuur of warmtecapaciteit te regelen, door afstelling van het restrictie (expansie) ventiel, hiermede de uitlaatdruk van de compressor regelend, met als gevolg verandering van het elec-) trische energieverbruik. Aangezien de sterkte van de electri-sche stroom naar,de compressor gerelateerd is aan de uitlaatdruk van de compressor is deze stroom evenredig aan de hoeveelheid electrisch vermogen, dat nodig is om een zekere oververhitting te bereiken middels een electrisch verwarmingselement ) dat voor een geringe overtemperatuur zorgt, om condensatie van de samengeperste gasvormige reactant te vermijden.
Samenvatting van de uitvinding.
Een eerste oogmerk van de onderhavige uitvinding is derhalve , te voorzien in een eenvoudig chemisch warmtepompsysteem met een hoge werkingsgraad (C.O.P.) in een zeer aantrekkelijk temperatuurgebied en op een zeer aantrekkelijk temperatuurni-veau. Het tweede oogmerk van de onderhavige uitvinding is niet alleen een chemisch warmtepompsysteem met een grote werkingsgraad te verschaffen, maar tevens een, die een uitstekende duurzaamheid verwezenlijkt. Het derde oogmerk van deze uivin-ding is te voorzien in een chemisch warmtepompsysteem (hierna afgekort met C.W.P.S.), zonder gebruik van chloorfluorkoolwaterstoffen als koudemiddel, welke de ozonlaag aantasten.
Het vierde oogmerk van de onderhavige uitvinding is een methode te leveren om een C.W.P.S. te formeren met een hoge C.O.P. en een uitstekende duurzaamheid, zonder gebruik van chloorfluorkoolwaterstoffen (C.F.K's) door combinatie van deze vaardigheden, De voornoemde doelen worden bereikt middels het C.W.P.S., dat gekenmerkt wordt door het gebruik van een wezenlijk omkeerbaar chemisch reactiesysteem, bestaande uit een associatiereactie en een dissociatiereactie in de gasvormige toestand (gasfase). Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt door het gebruik van gas-evenwichtsreacties van enkelvoudige verbindingen met snelle reactiekinetiek en grote’hoeveelheden chemische reactiewarmte de C.O.P. van het gehele C.W.P.S. aanzienlijk verbeterd. Het C.W.P.S., zoals het door deze uitvinding verschaft wordt, vertoont niet alleen een uitstekende thermische efficiëntie, maar voldoet tevens aan ver schillende eisen voor wat betreft de temperaturen van de warm-tereservoirs van lage en hoge temperatuur door de keuze van het specifieke chemische reactiesysteem, dat in het C.W.P.S. gebruikt wordt. Bovendien circuleert in het middels deze uit-i vinding aangedragen systeem geen vast materiaal, waardoor de weerstand van het systeem tegen slijtage uitstekend is.
Het vijfde oogmerk van de onderhavige uitvinding is het feit dat het gebruikte chemische reactant, het gebruik van gangbaar, welbekend constructiemateriaal (roestvast staal o.a.) toelaat, zodat de duurzaamheid van het C.W.P.S. uitstekend is. Het zesde oogmerk van deze uitvinding is het voorzien in een C.W.P.S. met een klein electrisch verwarmingselement met een voorwarmingsspiraal stroomopwaarts en een ondergedompelde compressor, waardoor vermeden wordt dat de gasvormige reactant tijdens de compressieslag in de vloeistoffase overgaat en waardoor zoveel mogelijk warmte, die afkomstig is van de compressor wordt teruggewonnen. Ten laatste is de chemische reactant, die in genoemd C.W.P.S. wordt gebruikt, een eenvoudig, goedkoop bulkchemicalie, dat gemakkelijk geproduceerd kan worden. Het kan op veilige wijze worden geneutraliseerd, zonder schade voor het milieu (tijdens ontmanteling en recycling van het schroot).
Korte beschrijving van de tekeningen.
Pig.l is het fundamentele diagram, dat de werkingsprincipes van het C.W.P.S. verklaart en het in één stap maximaal haalbare temperatuurverschil laat zien bij een 5% smalle chemische -reactieband. Fig.la is hetzelfde fundamentele diagram, dat een éénstaps-temperatuurverschil van 70°C laat zien bij een chemische-reactiebandbreedte van 18%. Fig.2 toont het diagram van fig.l, behalve dat hier een temperatuurverschil in één stap van 60°C bij een 23% smalle chemische-reactieband is getoond. Fig.3 laat wederom fig.l zien, echter nu met een éénstaps-temperatuurverschil van 50°C bij een 40% smalle chemische -reactiebandbreedte. Fig.4 toont het diagram zoals fig.l, nu met een ééntraps-temperatuurverschil van 25°C bij een chemische -reactiebandbreedte van 70%. Fig.5 is een grafiek die het verband laat zien tussen de temperatuur, die door een exotherme reactie veroorzaakt wordt en de werkingsgraad (C.O.P.).
Fig.6 is een schematische tekening van het C.W.P.S. van de onderhavige uitvinding. Fig.6a is dezelfde schematische tekening van het C.W.P.S. als fig.6, echter nu met een extra voorverwarmingsspiraal en een electrisch verwarmingselement.
Beschrijving van de "preferred embodiments".
(oftewel:de belichamingen die ik verkies)
De omkeerbare dissociatiereactie, die in deze uitvinding gebruikt wordt# betreft een mono-moleculaire dissociatiereactie waarbij een gasvormig product gevormd wordt. Zo'n dissociatie-) reactie is een endotherme reactie. In de onderhavige uitvinding wordt de endotherme reactie uitgevoerd in het endotherme -reactievat en is het essentieel dat deze reactie gebruikt wordt om de warmte-energie af te voeren van de lagere warmtebron.Het gasvormige product van de dissociatiereactie zal dan i onder bepaalde reactieomstandigheden geregenereerd moeten worden tot het oorspronkelijke reactant. Deze regenereringsreactie in de onderhavige uitvinding is bij voorkeur een associa-tiereactie in de gasfase. Deze associatiereactie is in‘het algemeen een exotherme reactie. In deze uitvinding verdient ihet de voorkeur, dat genoemde associatiereactie en de eerder vermelde dissociatiereactie volledig omkeerbaar zijn, zodat geen nevenreacties plaatsvinden, welke reactanten onttrekken aan het omkeerbare-reactie-systeem. Hoewel er veel reactie -systemen zijn, waarbij een dissociatie- en een associatiereac--tie zijn betrokken, zijn evenwel de re actie systemen, waaraan in deze uitvinding de voorkeur wordt gegeven, volmaakt omkeerbare dissociatie- associatiereacties (welke vrijwel momentaan verlopen). Enkele van deze reacties zijn reacties van stikstofverbindingen, zwavelverbindingen en joodverbin-dingen. Concrete voorbeelden van reactiesystemen zijn:
Figure NL9001878AD00061
De temperaturen van de warmtereservoirs van de lagere resp. hogere temperatuur worden bepaald door de hoeveelheid geabsorbeerde warmte en de temperatuur van de exotherme reactie. Daarom is het bij deze uitvinding mogelijk, de reactie en in-dien nodig, de katalysator te kiezen in overeenstemming met de temperatuur van het warmtereservoir van lagere temperatuur en de gewenste temperatuur van het warmtereservoir van hogere temperatuur. In de hiervoor genoemde reacties komen alle verbindingen in de gasfase-voor. Het principe van het C.W.P.S. i dat in deze uitvinding gebruikt wordt, is hiermee geschetst, waarbij als voorbeeld het distikstoftetroxide-stikstofdioxide-systeem is gebruikt. Pig.la toont de grafiek van de even-wichtssamenstelling van het reactiemengsel, met de druk als parameter, als functie van de reactietemperatuur in het geval van het N204/N02-systeem. Curve no.l in fig.la laat zien, dat de endotherme reactie in de gasfase begint bij een verminderde druk van 1 kPa (0,01 bar), waarbij de samenstelling van het mengsel 24% N02 is,bij een temperatuur van -15°C. De endotherme dissociatiereactie van distikstoftetroxide vindt plaats 5 en de samenstelling van het gasreactiemengsel wordt 42% N02. Curve no.2 laat zien, dat - als de gasreactie bij een druk van 1,4 MPa (14 bar) uitgevoerd wordt -, waarbij voornoemde samenstelling van het reactiesysteem 42% .N02 is, de exotherme reactie van de dimerisatie van stikstofdioxide verloopt en de sa-) menstelling 24% N02 wordt. Door afwisselend de cycli van de processen der curven 1 en 2 te herhalen is het mogelijk de temperatuur van -15°C tot +56°C te verhogen en deze energie te winnen, maar mechanische arbeid, waarmee de druk vergroot word: van 1.0 kPa tot 1,4 MPa is nodig om bovenvermelde kringloop te verwezenlijken? vanwege het warmteverlies van de compressor (bij een compressor-rendement van 80%) neemt de eindtempera-tuur toe met circa 15°c tot 71°C. Uit fig.l blijkt, dat middels de genoemde herhaling van cycli een temperatuur van 75°c bereikbaar is, wat betekent, dat de eindtemperatuur toeneemt tot 90°c (wegens het warmteverlies van de compressor).
In het algemeen kan gesteld worden, dat de maximum temperatuur--stap in één keer,kan gesteld worden op 70°C (zijnde de max. bereikte reactietemperatuur van 55°c, plus 15°c verhoging, veroorzaakt door compressiewarmte), waarbij een C.O.P. van 2,9 tot uiting komt in fig.5,(bij 55°c). Overeenkomstig de tekeningen zal hieronder (hierna) de onderhavige uitvinding in detail beschreven worden, aan de hand van het N204/N02-systeem. Fig.6 is een schematische tekening van het C.W.P.S. van deze uitvinding. In de tekening stelt symbool (2) een endotherme reactor/warmtewisselaar voor, (1) is een exotherme reactor/ warmtewisselaar, (3) is een expansieventiel, (4) is een compressor, (5) is de regeleenheid voor de instelling van de restrictie van het expansieventiel, (6) is de computergestuurde regeleenheid en (7) zijn temperatuuropnemers.
In fig.6 stelt symbool (2) de endotherme reactortank (tevens warmtewisselaar) voor, die warmte Q-laag absorbeert van buiten het systeem, tijdens het verlopen van de volgende dissociatie-reactie : N204 (g) ^ 2N02 (g)
Anderzijds stelt symbool (1) de exotherme reactortank (tevens warmtewisselaar) voor, waarin de volgende dimerisatiereactie plaats vindt: 2N02 (g) v . . N204 (g)
Zoals nl. bekend, verloopt onder de bovengenoemde reactieom-standigheden van temperatuur en verminderde druk de dissoci-atiereactie van distikstoftetroxide en wordt er stikstofdioxide gevormd. Bij deze endotherme reactie absorbeert het reac-tiesysteem warmte Q-laag vanuit het warmtereservoir van lagere temperatuur (het "koude reservoir"). Het is met dit systeem mogelijk 94% N02 te verkrijgen (zie fi'g.4). Een mengsel van N02 en N2o4, zoals door de dissociatiereactie gevormd is, passeert warmtewisselaar (2) - d.i. endotherme reactorvat - en wordt samengeperst door de compressor (4), dan vervolgens in het exotherme reactorvat (1) geleid. Het gas dat onder hoge druk aan de exotherme reactortank toegevoerd wordt, ondergaat *n exotherme reactie, namelijk de dimerisatie van stikstofdioxide onder afgifte van warmte Q-hoog. Deze reactie verloopt bijvoorbeeld, totdat het mengsel 70% N02 bevat als de reactie-temperatuur 72°C is bij een druk van 2 MPa. (drukval kan geregeld worden door unit (5) voor het verkrijgen van de gewenste temperatuur of verwarmings- / koelings-capaciteit), (7) geeft de temperatuuropnemers aan, waarmee het systeem geregeld wordt, In deze kringloop absorbeert het systeem niet slechts de hoeveelheid warmte Q-laag vanuit het buiten het systeem gelegen warmtereservoir van lagere temperatuur, maar verkrijgt ook de hoeveelheid warmte Qc van de compressor, om vervolgens de hoeveelheid warmte Q-hoog af te staan aan het warmtereservoir van hogere temperatuur. Indien het C.W.P.S. gewenste eindtemperaturen boven 72°c (en/of een druk hoger dan 6 bar) moet dekken, dan is een voorverwarmingssysteem nodig (zie fig.6a), voor het gas dat de compressor (4) binnenkomt, dit om condensatie van het gas tijdens de compressieslag te voorkomen. Daarom zal de gasvormige reactant worden voorverwarmd door gebruik te maken van een extra warmtewisselaar, die (ook) in de exotherme reactortank geplaatst is en verder op-gewarmd wordt- tot de gewenste overtemperatuur door middel van het electrisch verwarmingselement (8). Welbekend is, dat de energie, welke verloren gaat bij uitzetting, kan worden teruggewonnen, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een ex-pansieturbine. Maar uit overwegingen van eenvoud en het feit dat de aanschafprijs van het C.W.P.S. in een korte tijd terugverdiend moet worden, liever dan een iets hogere C.O.P., te bereiken met een duur systeem, hetwelk economisch niet inter-ressant is. Algemeen wordt de C.O.P. van een C.W.P.S. uitgedrukt als:
Figure NL9001878AD00091
Figure NL9001878AD00092
Daarom wordt de efficiëntie van het C.W.P.S. groter als de toegevoerde arbeid kleiner wordt. Het is eenvoudig in te zien, dat het systeem van deze uitvinding niet alleen het omkeerbare reactiesysteem N204 / N02 en N02 / NO + 02 kan benutten, maar dat ook andere omkeerbare dissociatie-/associatiereacties gebruikt kunnen worden. De C.O.P. kan ook als volgt berekend worden: t waarin Ec = efficiëntie, (zie voor meer informatie fig.5) De beste compressieverhouding moet bij deze uitvinding zó gekozen worden, dat de C.O.P. niet verlaagd zal worden met het oog op de omzetting tijdens de exotherme reactie, aangezien het benodigde compressorvermogen toeneemt als de druk in de exotherme reactortank toeneemt. Bij deze uitvinding is de genoemde chemische reactant uiterst aantrekkelijk vanuit kosten--oogpunt gezien.
Bijvoorbeeld in een experimentele opstelling van de bedoelde uitvinding, getoond in fig.6 ; N2o4 is gebruikt als reactant voor de dissociatiereactie. De compressor(s) draaiden onder een belasting van in totaal 3,9 kW, waarbij een druk opgewekt werd van 13 bar en een vacuum aan de zuigzijde van 0,03 bar.
De electrische verwarming (8) had een energieopname van 0,6 kW.
De hoeveelheid warmte van Q-hoog was 12,8 kW en van Q-laag 8,3 kW bij 5°C. Wij hebben een temperatmirverhoging van 50°C bereikt in één stap, waarbij de werkingsgraad (C.O.P.) 2,8 was. (zie fig.3 en fig.5). Veroorzaakt door het warmteverlies van ide compressor(s) en de warmteafgifte van de electrische voor-verwarming, bereikten wij een eindtemperatuur van 67°C.
Zodoende steeg het rendement (C.O-.P.-) tot bijna 3,
Resumé van de openbaarmaking.
Deze uitvinding stelt een zeer eenvoudig C.W.P.S. voor, waarbij gebruik wordt gemaakt van de chemische warmte die vrij -komt bij een perfect omkeerbare chemische disassociatiereactie, waarbij slechts één reactant in voomoemde omkeerbare reactie is betrokken. Het bedoelde systeem kan een hoge C.O.P. realiseren in een zeer aantrekkelijk temperatuurgebied en op een zeer aantrekkelijk algemeen bruikbaar temperatuurniveau en zonder enige faseovergang. De reactiekinetiek van genoemd systeem is uitstekend, aangezien slechts één reversibel reagerende onbrandbare gasvormige verbinding in het chemische warmtepomp systeem toegepast wordt. Genoemd systeem kan voorzien worden van een computer gestuurde regeling der restrictiewaarde van het expansieventiel. Bedoeld systeem is superieur aan de meeste conventionele compressiesystemen, doordat het het gebruik van de ozonlaag aantastende chloorfluorkoolwaterstoffen(C.F.K's) over het gehele temperatuurgebied vervangt.

Claims (15)

1. Een chemisch warmtepomp systeem, met het kenmerk dat het een compressor en een exotherme reactortank/warmtewisselaar bevat, waarin de chemische reactiewarmte van een volmaakt omkeerbare i chemische dimerisatiereactie met slechts één enkele gasvormige chemische verbinding benut wordt en gekarakteriseerd door een regelbaar expansieventiel en middelen voor de besturing van de expansiewaarde van genoemd ventiel als functie van de gewenste eindtemperatuur van het systeem.
2. Het C.W.P.S. volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde gasvormige verbinding distikstoftetroxide is en dat de volmaakt omkeerbare chemische dissociatiereactie 2N02 (g) NO (g) + 02 (g) is.
3. Het C.W.P.S. volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de chemische verbinding diwaterstofsulfide is en dat de volmaakt omkeerbare chemische reactie H2S (g) - H2 (g) + S (g) is.
4. Het C.W.P.S. volgens.conclusie 1, met het kenmerk, dat de chemische verbinding waterstof jodide is en dat de volmaakt omkeerbare chemische reactie 2HI (g) ;s=2: H2 (g) + I (g) is.
5. Het C.W.P.S. volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het expansieventiel geregeld wordt door middel van een gecomputeriseerde stuureenheid.
6. Het C.W.P.S. volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de temperaturen in het systeem gebruikt worden als parameters voor de regeling en beveiliging van het systeem en dat daarvoor goedkope en eenvoudig te bevestigen temperatuuropnemers worden toegepast.
7. Het C.W.P.S. volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de compressor ondergedompeld is in de exotherme reactortank/warm-tewisselaar.
8. Het C.W.P.S. volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de chemische verbinding voorverwarmd wordt, door middel van een warmtewisselaar in de exotherme reactortank, alvorens de compressor binnengeleid te worden.
9. Het C.W.P.S. volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de chemische verbinding na het uittreden uit de warmtewisselaar verder opgewarmd wordt alvorens de compressor binnengeleid te worden.
10. C.W.P.S. volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de hoeveelheid energie welke nodig is om de chemische verbinding op de gewenste temperatuur te brengen, geregeld wordt in evenredigheid met de variatie van de electrische stroom, opgenomen door de werkende compressor's).
11. Het C.W.P.S. (volgens conclusies), met het kenmerk, dat het bevat! a. een eerste warmtewisselaar om warmte te onttrekken aan een extern warmtereservoir, teneinde de dissociatie te bewerkstelligen binnen genoemde eerste warmtewisselaar middels een gas, dat reversibel dissocieert zonder enige faseovergang; b. middelen los van genoemde eerste warmtewisselaar voor het samenpersen van de dissociatieproducten uit genoemde eerste warmtewisselaar zonder faseovergang en voor het onder druk inspuiten van de producten in een tweede warmtewisselaar, waardoor bewerkstelligd wordt, dat de dissociatieproducten re-combineren en als gas deelnemen aan de endotherme reactie onder afgifte van warmte bij een temperatuur, welke hoger is dan die van genoemd warmtereservoir. c. een expansieventiel voor het zonder faseovergang laten uitzetten tot een lagere druk en bij een lagere temperatuur van het gerecombineerde gas dat genoemde tweede warmtewisselaar verlaat. d. middelen om het uitgezette gas toe te voeren aan genoemde eerste warmtewisselaar ter herhaling van de kringloop, en e. middelen ter regeling van de restrictie van genoemd expansieventiel overeenkomstig de gewenste temperaturen.
12. Het systeem volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het genoemde dissociërende gas,het gas distikstoftetroxide is.
13. Het systeem volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het genoemde dissociërende gas,het gas diwaterstofsulfide is.
14. Het systeem volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het genoemde dissociërende gas, het gas waterstofjodide is.
15. Het C.W.P.S. volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de chemische reactiewarmten benut worden van een reeks van perfect omkeerbare chemische reacties van wezenlijk één enkele gas-vormige chemische verbinding distikstoftetroxide welke eerst dissociëert tot stikstofdioxide, dat op zijn beurt dissociëert tot stikstofmonoxide en zuurstof,zoals hierna wordt aangegeven;
Figure NL9001878AC00131
waarvan de werkingstemperatmirgebieden van -25°c tot +150°c , respectievelijk van +150°C tot +600°C zijn.
NL9001878A 1989-11-15 1990-08-27 Chemisch warmtepomp systeem voor het produceren van warmte en koude. NL9001878A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/436,913 US4951741A (en) 1989-11-15 1989-11-15 Chemical heat pump system for producing heat and cold
US43691389 1989-11-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9001878A true NL9001878A (nl) 1991-06-03

Family

ID=23734318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9001878A NL9001878A (nl) 1989-11-15 1990-08-27 Chemisch warmtepomp systeem voor het produceren van warmte en koude.

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4951741A (nl)
EP (1) EP0500719B1 (nl)
JP (1) JPH05503569A (nl)
AT (1) ATE119657T1 (nl)
CA (1) CA2068737A1 (nl)
DE (1) DE69017708T2 (nl)
DK (1) DK0500719T3 (nl)
ES (1) ES2071835T3 (nl)
NL (1) NL9001878A (nl)
WO (1) WO1991007628A1 (nl)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992008769A1 (en) * 1990-11-16 1992-05-29 Solartherm, Inc. Refrigeration agent for thermodynamic process cycles
US5139081A (en) * 1991-08-15 1992-08-18 Schuurman Eiko A Chemical heat pump system
DE102010026254A1 (de) * 2010-07-02 2012-01-05 Borontec Ag Heatboron 2
EP2348088A1 (en) 2010-01-22 2011-07-27 Continental Automotive GmbH Cooling circuit and method for cooling a heat generating device
US20140202147A1 (en) * 2013-01-24 2014-07-24 Christopher Michael Woodsum Heat Engine with High Efficiency Attributable to Temperature Responsive Equilibrium Reactions and Method for Optimization

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3370420A (en) * 1965-10-19 1968-02-27 Aerojet General Co Thermally dissociative gas power conversion cycle
US3478528A (en) * 1968-01-05 1969-11-18 Charles Roland Mccully Electrochemical cooling
US3869872A (en) * 1973-11-09 1975-03-11 Robert C Webber Expansion valve sensor bulb
DE2359056A1 (de) * 1973-11-27 1975-05-28 Bschorr Oskar Dr Waermepumpe
US3967676A (en) * 1974-07-01 1976-07-06 General Electric Company Transport of heat as chemical energy
US4044821A (en) * 1974-12-27 1977-08-30 Nasa Low to high temperature energy conversion system
US4347891A (en) * 1980-05-06 1982-09-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Thermochemical energy transport process
NL8103020A (nl) * 1980-06-27 1982-01-18 Philips Nv Inrichting voor het verwarmen met een warmtepomp.
DE3104821A1 (de) * 1981-02-11 1982-08-19 Küppersbusch AG, 4650 Gelsenkirchen Waermepumpe
DE3139044C1 (de) * 1981-10-01 1983-04-21 Danfoss A/S, 6430 Nordborg Kaelte- oder Waermepumpenkreislauf
JPS5977179A (ja) * 1982-10-27 1984-05-02 Syst Hoomuzu:Kk 電子膨張弁
FR2539855B1 (fr) * 1983-01-25 1985-09-27 Comp Generale Electricite Procede et dispositif de reglage du taux de detente dans une vanne de detente du fluide frigorifique d'un cycle de pompe a chaleur
US4495985A (en) * 1983-08-08 1985-01-29 Stephen Feldman Disassociative/reassociative chemical heat pump
US4712610A (en) * 1986-11-28 1987-12-15 United Technologies Corporation Chemical heat pipe employing self-driven chemical pump based on a molar increase

Also Published As

Publication number Publication date
DE69017708T2 (de) 1995-06-29
ATE119657T1 (de) 1995-03-15
ES2071835T3 (es) 1995-07-01
CA2068737A1 (en) 1991-05-16
WO1991007628A1 (en) 1991-05-30
AU647426B2 (en) 1994-03-24
EP0500719B1 (en) 1995-03-08
DK0500719T3 (da) 1995-05-22
US4951741A (en) 1990-08-28
AU6743390A (en) 1991-06-13
EP0500719A1 (en) 1992-09-02
DE69017708D1 (de) 1995-04-13
JPH05503569A (ja) 1993-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Thermodynamic analysis on the combination of supercritical carbon dioxide power cycle and transcritical carbon dioxide refrigeration cycle for the waste heat recovery of shipboard
AU2010264462B2 (en) System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes
Arora et al. Theoretical analysis of LiBr/H2O absorption refrigeration systems
US4189922A (en) Converting solar energy into electric power
Khatita et al. Power generation using waste heat recovery by organic Rankine cycle in oil and gas sector in Egypt: A case study
Hu et al. Exergy analysis of R1234ze (Z) as high temperature heat pump working fluid with multi-stage compression
WO2010065081A1 (en) Refrigerant mixtures for an organic rankine cycle drive
Shu et al. A compressor-assisted triple-effect H2O-LiBr absorption cooling cycle coupled with a Rankine Cycle driven by high-temperature waste heat
NL9001878A (nl) Chemisch warmtepomp systeem voor het produceren van warmte en koude.
CN112503798A (zh) 具有反常压热效应材料在固态制冷和/或储热中的应用
Al-Tahaineh et al. Exergy analysis of a single-effect water-lithium bromide absorption chiller powered by waste energy source for different cooling capacities
CN1340682A (zh) 具有耦合流体稳定化回路的制冷系统
Wu et al. A phase change calcium looping thermochemical energy storage system based on CaCO3/CaO-CaCl2
JP2018519469A (ja) エネルギー回収装置における効率増進のための方法およびシステム
Zhang et al. Experimental investigation on a strontium chloride/ammonia sorption heat storage system
Zhou et al. Comprehensive assessment of a coupled LiBr/H2O absorption refrigeration/ORC system for low-grade residual heat recovery based on advanced exergy and exergoeconomic analysis
Purjam et al. High efficiency sub-critical carbon dioxide supplementary heat pump for low temperature climates (energy and exergy analysis)
WO2014068367A1 (en) An energy saving fluid
Feng et al. Thermodynamic and thermo-economic analysis, performance comparison and parameter optimization of basic and regenerative organic Rankine cycles for waste heat recovery
Sorokin Dissociating nitrogen tetroxide (N2O4) as a working fluid in thermodynamic cycles
JPH03168566A (ja) 冷凍サイクル装置の運転方法
Hazi et al. INCREASING ENERGY AND ECONOMIC EFFICIENCY AND DECREASING ENVIRONMENTAL IMPACTS IN AN ICE CREAM COMPANY.
CN117627744B (zh) 耦合固体储热的超临界二氧化碳储能发电系统及方法
Minea Advances in Industrial Heat Pump Technologies and Applications
Asril et al. Evaluation of electric furnace waste heat recovery using organic rankine cycle: A case study of PT. Vale Indonesia Tbk nickel smelter

Legal Events

Date Code Title Description
AK Correction of former applications already laid open

Free format text: IN PAT.BUL.11/91,PAGE 1389:THE DATE ON WHICH THE APPLICATION WAS LAID OPEN TO PUBLIC INSPECTION CORR.:910603

BV The patent application has lapsed