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invention
Fédération de Russie Patent RU2143651

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSFORMATION DE LA CHALEUR

Nom de l'inventeur:. Samhan I.I; Zolotarev, GV
Le nom du titulaire du brevet: Samhan Igor Isaakovich
Adresse de correspondance: 150014, Yaroslavl, ul.B.Oktyabrskaya, 73 La, kv.87, Samhan II
Date de début du brevet: 01.07.1997

Dans le processus de transformation des systèmes de chauffage de l'énergie thermique du fluide de travail est évaporé avec un apport de chaleur à partir du liquide de refroidissement à basse température est comprimé, condensé en chauffant les systèmes de chauffage de liquide de refroidissement, et étranglé. Dans cette partie du débit total du système de chauffage du liquide de refroidissement avant le chauffage dans le condenseur est chauffé fluide de travail lors de la compression. Le dispositif qui met en oeuvre le procédé, un compresseur (ou d'étapes individuelles) est prévu (équipée) avec des surfaces d'échange thermique sont reliés à la communication de condensateur d'entrée du système de chauffage du liquide de refroidissement. Communications comprennent la distribution vannes système de chauffage du liquide de refroidissement circule entre le condenseur et compresseur surfaces d'échange de chaleur. L'utilisation de l'invention est d'améliorer significativement l'efficacité de l'énergie thermique de conversion d'énergie.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne un système d'alimentation, en particulier pour les procédés à basse température convertissent l' énergie thermique en énergie thermique de niveau de température plus élevée et le froid.

procédé connu de transformation de la chaleur en utilisant la pompe à chaleur par compression résorption. Dans ce processus, effectué à des températures variables stripping (évaporation) et absorption (condensation) de mélanges eau-ammoniac thermotransformation possible d'atteindre des valeurs de coefficients dépassant les valeurs théoriques du cycle de Carnot. Toutefois, les indicateurs de progrès thermotransformation encore relativement faible en raison des imperfections du processus et de l'équipement.

Procédé connu de compression de vapeur thermotransformation proche de l'invention par l'essence technique.

Ledit procédé comprend l'inverse (pompe à chaleur, le froid), le cycle thermodynamique dans lequel le fluide de travail (frigorigène) vaporisée avec l'apport de chaleur du fluide de refroidissement à basse température (THT), les vapeurs sont comprimées avec l'alimentation d'un travail extérieur, est refroidi et condensé par transfert thermique à haute température (TW) à partir de suivie d'étranglement ou d'expansion dans le détendeur.

L'inconvénient de cette méthode est l'efficacité énergétique relativement faible du processus, sensiblement inférieur au potentiel théorique dans le cycle de Carnot.

L'invention vise à fournir un procédé pour convertir de l' énergie thermique, ce qui permet une augmentation significative de l' efficacité énergétique.

Ce but est atteint par le fait que dans le procédé connu, la transformation de l' énergie thermique, comprenant une séquence cyclique de processus, dans lequel le fluide de travail (frigorigène) vaporise avec l'apport de chaleur du fluide de refroidissement à basse température (THT) est comprimé avec l'alimentation d' un travail externe, refroidi milieu thermique à haute température (TW) et étranglé réfrigérant est refroidi davantage dans le procédé de compression d'une température élevée du liquide de refroidissement (TW).

Une autre caractéristique de la méthode proposée est que 30 à 80% de TW est chauffé pendant la compression du fluide frigorigène (chaleur et passer le reste du fluide frigorigène, mais le réfrigérant après le processus de compression).

Une autre caractéristique de la méthode proposée est que l'écoulement inverse du fluide frigorigène avant l' étranglement ou du débit detandirovaniem TNT refroidi ensuite utilisé pour évaporer le réfrigérant.

En outre, les différences sont les suivantes :

  • Utilisez de TNT initiale de refroidissement dans le réfrigérant lors de sa compression;
  • chauffage régénératif écoulement de fluide frigorigène directement après l'évaporation de l'écoulement inverse du fluide frigorigène à venir sur la limitation;
  • utilisé comme réfrigérant un mélange de substances avec des points d'ébullition différents.

Dans un appareil pour la mise en oeuvre du procédé (pompe à chaleur), qui comprend la boucle de circulation avec l'évaporateur série de réfrigérant établie reliée à l'alimentation de communication TNT compresseur, un refroidisseur (condenseur) réfrigérant qui est relié à la TVT d'acheminement des communications et de l'accélérateur ou d'expansion, le compresseur (ou ses étages séparés ) est prévu (équipée) avec des surfaces d'échange de chaleur sont reliées aux communications et pour fournir TVT TNT.

Une autre caractéristique du dispositif est que le circuit de circulation en amont de la restriction (dans le sens du fluide frigorigène) comprend un échangeur de chaleur avec les services publics pour alimenter le TNT.

Une autre différence est que le circuit comprend en outre un échangeur de chaleur à régénération, en refroidissant l'écoulement inverse du réfrigérant dans le réacteur et le chauffage à diriger l'écoulement du réfrigérant vers le compresseur.

La différence réside dans le fait que la communication pour fournir TVT contient le limiteur de débit de distribution de quantités entre le refroidisseur (condenseur) et des surfaces de transfert de chaleur.

La méthode proposée par comparaison avec l'art antérieur similaire, donne une augmentation significative de l'efficacité par rapport aux limites théoriques du cycle de Carnot.

En particulier, le fluide frigorigène refroidi lors de sa compression partie TNT et permet TVT par rapport à la méthode connue:

  • mener chaleur différentes parties du TVT à des températures variables avec des pertes thermodynamiques minimales;
  • éliminer la surchauffe du réfrigérant pendant la compression caractéristique du procédé classique;
  • réduire le coût de l'énergie mécanique pour comprimer le fluide frigorigène.

Une autre différence fondamentale réside dans le refroidissement de l'écoulement inverse du fluide frigorigène avant l'étranglement du TNT.

Il vous permet de:

  • de réduire les pertes d'étranglement à une valeur négligeable;
  • utiliser utile auparavant perdu par étranglement de l'énergie lors de l'évaporation;
  • thermotransformation augmenter la plage de température à faible coût énergétique.

Survenant dans les effets actuels du processus conduira à une augmentation du coefficient de thermotransformation = Q / W, défini par le rapport de la chaleur transférée à la pièce W Q dépensée, 1,2 - 1,25 fois en ce qui concerne cycle de Carnot , même dans une relativement étroite plage de température thermotransformation 0-70 o C.

L'essence du procédé est illustrée par les figures suivantes:

Fig. 1 (a, b) - un graphique existant (a) de la proposition et (b) les méthodes en coordonnées température absolue (T) - entropie (S)

Fig. 2 (a, b) - un graphique existant (a) des et (b) les méthodes proposées dans la pression (p) et l'enthalpie (h)

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSFORMATION DE LA CHALEUR

Fig. 3 - schéma d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé à l'aide du compresseur à vis

Fig. 1 et 2 montrent le changement d'état de fonctionnement du fluide frigorigène (voir. Le tableau à la fin de la description).

Dans une forme de réalisation du procédé de la Fig. 1 (b) et 2 (b), au lieu de l'opération 7-1 et 1-2 peuvent être mis en œuvre le fonctionnement du cycle.

7 - 2 '- réfrigérant compression adiabatique et

2'-2 - compression de vapeur de réfrigérant dans le TVT de refroidissement à sec.

L'appareil de la Fig. 3 comprend une boucle de circulation 1, contenant l'évaporateur 2 avec les services publics pour fournir TNT 3, un compresseur 4 avec un lecteur 5, les surfaces d'échange de chaleur 6, un moyen supplémentaire de chaleur 7 et la fourniture de communications TVT 9 et TNT 3 refroidisseur (condenseur) 8 relié à la TVT de flux de communication 9 avec une soupape de commande 10, l'échangeur 11 de chaleur à régénération, un échangeur de chaleur 12 avec les services publics pour fournir TNT 3 et un dispositif d'étranglement (vanne d'expansion) 13.

Pour mettre en œuvre la méthode peut être utilisée frigorigènes aujourd'hui existants, tels que R12, R22, R717 (ammoniac), R502, R13 et d'autres. Lors de l'utilisation de réfrigérants à basse température critique, par exemple R13, le procédé peut être mis en oeuvre dans la compression du réfrigérant à des pressions supérieures critique.

Le procédé peut être mis en œuvre comme suit.

exemple 1
Milieu liquide de travail (réfrigérant R12) est évaporé dans l'évaporateur 2 à une température de 0 ° C, les vapeurs sont chauffées à 30 ° C par récupération inverse le flux de réfrigérant. Le courant de vapeur de réfrigérant surchauffée du comprimé sec presque isotherme dans le compresseur tout en refroidissant la partie compresseur de TNT, puis la compression de réfrigérant continue dans le réfrigérant de vapeur humide partie du TBT de refroidissement. L'intensité du compresseur de refroidissement appliqué est déterminée par un degré élevé de condensation du fluide frigorigène atteignant 50 à 100%.

L'effluent provenant du courant compresseur de réfrigérant est en outre refroidi dans un refroidisseur (condenseur) à l'autre partie de la température OTC environ 33 ° C dans un échangeur de chaleur à régénération et est étranglé. TVT température de chauffage est de l' ordre de 65 à 67 ° C.

facteur thermotransformation dans ce cas, elle est donnée par

= (Q + Q ox) / W k

où Q,oh Q - respectivement le TVT thermique Consacré dans le compresseur et le refroidisseur; W à - travail consommée par le compresseur.

Pour cet exemple, = 6,06, la valeur de pour un cycle de Carnot idéale dans une plage de températures de 0 à 70 ° C

en = T / (T a -T n) = 343 / (343-273) = 4,9

(T in, T n - la plus élevée et la température la plus basse du cycle).

Des tendances similaires sont typiques d'autres organes de travail. En particulier, pour l'exemple de conditions données coefficient thermotransformation en utilisant R22 quantité de réfrigérant sera 5,85, et R717 (ammoniac) - 6.26.

exemple 2
Réfrigérant R12B1 après évaporation à une température de 0 o C est comprimé adiabatiquement à une température de 30 o C. Ensuite, le réfrigérant est compressé polytropique refroidissement TVT première dans le domaine de la vapeur sèche, la vapeur humide puis.

Le procédé de compression de réfrigérant est chauffé à 70 ° C et condensé par 50 à 90%. Dégagée par cette énergie thermique est transférée à l' un des flux TVT qui chauffe à son tour avec l' augmentation de température d'environ 30 à 66-68 ° C.

Le réfrigérant après que le compresseur à une température d'environ 70 ° C isobare encore refroidi à environ 30 ° C une autre partie TBT, qui à son tour est chauffé à 66-68 ° C

Ensuite, le flux de réfrigérant est encore refroidi à environ 5-10 ° C flux TNT, étranglé à 0 ° C et évapore. L'évaporation du flux de réfrigérant est effectué TNT préchauffé.

facteur de thermotransformation estimé dans ce processus est = 6,12.

Considérant que thermotransformation pratique typiquement inférieur au rapport théorique de 25 à 35%, elle peut atteindre des valeurs nettement supérieures déjà réalisé dans le système de compression de vapeur.

Le procédé et le dispositif proposé peut être mis en œuvre non seulement avec des compresseurs à vis, mais aussi avec d'autres types de compresseurs, tels que piston centrifuge ou plusieurs étapes. Dans ce cas, le refroidissement du fluide réfrigérant lors de la compression et de liquides de refroidissement TNT TVT peut être réalisée dans des étapes séparées de la compression, et les écarts entre eux.

En outre, l'échange de chaleur pendant les intermédiaires liquides de refroidissement de compression de réfrigérant peut être utilisé, comme l'huile ayant un contact thermique avec OTC et TNT. Ces fluides de transfert de chaleur intermédiaire peuvent être injectés dans le compresseur.

Ainsi, le procédé et le dispositif proposé sont nouveaux, utiles et peuvent être mises en œuvre.

REVENDICATIONS

1. Un procédé pour la transformation du système de chauffage à énergie thermique comprenant une séquence cyclique de processus, dans lequel le fluide de travail est évaporé avec de l'alimentation du fluide de refroidissement à basse température, la chaleur est comprimée avec la fourniture d'un travail extérieur, est condensée en chauffant le système de fluide de chauffage à la chaleur et est étranglé, caractérisé en ce que, avant le chauffage dans le procédé la condensation du fluide de travail du débit total du fluide réfrigérant du système de chauffage et chauffage du fluide de travail pendant la compression.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la compression du fluide de travail est chauffé entre 30 et 70% de la quantité totale du système de chauffage du liquide de refroidissement.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent réfrigérant à basse température de travail chauffé le reflux du fluide provenant de l'étranglement (ou detandirovanie).

4. Procédé selon les revendications 1 - 3, caractérisé en ce que le refroidissement du fluide de travail lors de la compression est effectuée initialement par du liquide de refroidissement à basse température.

5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide de travail est chauffé par régénération après évaporation de l'écoulement du fluide de travail entrant dans l'étranglement.

6. Procédé selon les revendications 1 - 5, caractérisé en ce que le fluide de travail est un mélange de substances ayant des points d'ébullition différents.

7. Dispositif destiné à transformer le système de chauffage de l'énergie thermique, comprenant une boucle de circulation comprenant un évaporateur monté en communication d'écoulement en série avec le bas du liquide de refroidissement de température, un compresseur, un condenseur ayant une entrée de communication et un système de chauffage sortie de réfrigérant et la vanne d'expansion, caractérisé en ce que le compresseur (ou individuel son niveau) est prévu (équipé) avec des surfaces d'échange de chaleur du condenseur raccordé à la communication pour le liquide réfrigérant entrant dans le système d'alimentation en chaleur, et les vannes de distribution de communication comprennent le chauffage du système de refroidissement circule entre le condenseur et les surfaces d'échange de chaleur du compresseur.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que, avant que les surfaces d'échange de chaleur (en même temps le fluide de travail), le compresseur comprend en outre un moyen d'échange thermique en communication avec le fluide réfrigérant à basse température.

9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le circuit de circulation en amont de la vanne de détente un échangeur de chaleur est pourvu d'une communication, en communiquant avec le fluide de refroidissement basse température.

10. Appareil selon la revendication 7, dans lequel ledit circuit de circulation comprend en outre un échangeur de chaleur régénératif qui refroidit le fluide en amont de travail de la soupape d'expansion et en le chauffant au compresseur.

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Date de publication 30.12.2006gg