способ трансформации тепла
Классы МПК: | F25B30/04 сорбционного типа |
Автор(ы): | Марканов М.А., Щербаков В.С., Шмуйлов Н.Г. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа Холдинговая компания "ВНИИхолодмаш-холдинг" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-10-07 публикация патента:
27.09.1998 |
Использование: в тепловых насосах. Сущность изобретения: абсорбцию рабочего вещества ведут путем сжатия его пара в эжекторе-абсорбере совместно с его слабым раствором, а десербцию рабочего вещества осуществляют в эжекторе путем расширения крепкого раствора. Выделившийся пар рабочего вещества перепускают в эжектор-абсорбер. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ трансформации тепла путем абсорбции и десорбции рабочего вещества абсорбентом, отличающийся тем, что абсорбцию рабочего вещества ведут путем сжатия его пара в эжекторе-абсорбере с его слабым раствором, а десорбцию рабочего вещества осуществляют в эжекторе путем расширения крепкого раствора, а выделившийся пар рабочего вещества перепускают в эжектор-абсорбер.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам трансформации тепла, преобразующих тепловую энергию одного температурного потенциала в энергию другого температурного потенциала, и предназначается для получения холода либо тепла, либо того и другого. Известны способы, в которых преобразование температурного потенциала тепловой энергии осуществляют для счет абсорбции и десорбции рабочего вещества, например, аммиака абсорбентом, например водоаммиачным раствором (Е.Я. Соколов, В.М. Бердянский "Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения", - М.: Энергоиздат, 1981, с. 109 - 134). В известных способах трансформации тепла десорбция рабочего вещества осуществляется путем выпаривания крепкого раствора за счет его подогрева горячим водяным паром, далее пар конденсируется, затем испаряется в испарителе, после чего поглощается слабым раствором в абсорбере. Для осуществления этого способа необходимо подведение высокопотенциального тепла. С другой стороны, осуществление указанных процессов требует применения громоздких и металлоемких аппаратов. Соответственно, известный способ может быть применен лишь там, где имеется высокопотенциальное тепло в виде греющего пара. Заявляемое изобретение решает задачу осуществления трансформации тепла путем абсорбции и десорбции рабочего вещества абсорбентом, без применения греющего пара с использованием электроэнергии. Это достигается путем замены процесса выпаривания рабочего агента в генераторе посредством нагрева концентрированного крепкого раствора процессов десорбции его при понижении давления раствора при его адиабатическом расширении в эжекторе, а также замене процесса абсорбции рабочего вещества в абсорбере путем охлаждения слабого раствора процессом абсорбции рабочего тепла в эжекторе при адиабатическом сжатии его пара вместе с обедненным жидким абсорбентом. Таким образом, в предлагаемом изобретении абсорбцию рабочего вещества ведут путем сжатия его пара в эжекторе совместно обедненным раствором, а десорбцию рабочего вещества осуществляют при расширении крепкого раствора в эжекторе, в результате чего смесь охлаждается. Образовавшийся при десорбции пар рабочего вещества пропускают в эжектор; где он сжимается и адсорбируется обедненным раствором, в результате чего смесь нагревается. Сравнительный анализ прототипа и предлагаемого решения показывает принципиальное различие процессов абсорбции и десорбции паров рабочего вещества, в связи с чем заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна". На чертеже представлена схема, поясняющая способ трансформации тепла. Схема состоит из насоса 1, эжектор-абсорбера 2, теплообменника 3, эжектора-десорбера 4, теплообменника 5 и соединительного трубопровода 6. Трансформация тепла осуществляется следующим образом. Насосом 1 прокачивают смесь рабочего вещества и абсорбента через эжектор-абсорбер 2, теплообменник 3, эжектор-десорбер 4 и теплообменник 5. Тепло Q1 при температуре T1 подводят к теплообменнику 5, в результате чего раствор рабочего вещества подогревают в теплообменнике 5 на![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119098/916.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119098/916.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119098/916.gif)
P2 - P1
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119011/8805.gif)
где
(P2 - P4) = (P2 - P3) - (P4 - P3) - перепад давления на эжекторе-абсорбере 2;
(P4 - P5) и (P1 - P7) - потеря давления на теплообменной аппаратуре и трубопроводах;
(P5 - P7) = (P5 - P6) - (P7 - P6) - перепад давления на эжекторе-абсорбере 4. В случае, если (P7 - P6) > (P5 - P6), то эжектор-десорбер 4 может работать в насосном режиме. Баланс тепла определяется соотношением:
Q2 = Q1 + AL,
где
L - мощность насоса. Трансформатор тепла может работать в режиме холодильной машины, в этом случае обедненный раствор рабочего вещества, циркулирующий через теплообменник 5, должен иметь температуру T4 выше температуры замерзания раствора при P1. Параметры схемы определяются:
тепло, поглощаемое в теплообменнике 5
Q1 = (T1 - T4)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
где
G1 - количество циркулирующего раствора (смеси);
C1 - теплоемкость раствора,
тепло, выделяемое в теплообменнике 3
Q2 = (T2 - T3)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
Q3 = (T2 - T1)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
где
Gx - количество рабочего вещества, абсорбируемое в эжекторе;
qa - дифференциальная теплота абсорбции,
тепло, отнятое в эжекторе-десорбере 4 за счет десорбции рабочего вещества
Q4 = (T3 - T4)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119007/183.gif)
где Gx - количество рабочего вещества, десорбируемое в эжекторе;
qaD - дифференциальная теплота десорбции. Коэффициент преобразования
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119619/2119619-2t.gif)
где
Lн - мощность насоса. Для расчета коэффициента
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119067/981.gif)
![способ трансформации тепла, патент № 2119619](/images/patents/352/2119067/981.gif)
значительное снижение металлоемкости абсорбционного трансформатора тепла за счет замены громоздких аппаратов эжекторами.
Класс F25B30/04 сорбционного типа