EP0322596B1 - Method and device for transporting fluids about to boil - Google Patents
Method and device for transporting fluids about to boil Download PDFInfo
- Publication number
- EP0322596B1 EP0322596B1 EP88120195A EP88120195A EP0322596B1 EP 0322596 B1 EP0322596 B1 EP 0322596B1 EP 88120195 A EP88120195 A EP 88120195A EP 88120195 A EP88120195 A EP 88120195A EP 0322596 B1 EP0322596 B1 EP 0322596B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- container
- liquid
- heat
- pressure
- displacement member
- 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
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
- F04B19/20—Other positive-displacement pumps
- F04B19/24—Pumping by heat expansion of pumped fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
- F04F1/02—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped using both positively and negatively pressurised fluid medium, e.g. alternating
- F04F1/04—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped using both positively and negatively pressurised fluid medium, e.g. alternating generated by vaporising and condensing
Definitions
- the invention relates to a device for conveying boiling liquids, with a lockable inflow and outflow container, the inner surface of which has a lower temperature in the lower region than in the upper region, and can be moved up and down in the displacer such that the liquid-vapor interface is moved to zones of different temperatures.
- the solution pump of a sorption plant presents considerable structural difficulties, although the performance for this component is comparatively low.
- the pressure difference to be bridged depends on the pair of materials used, consisting of refrigerant and solvent.
- a frequently used pair of substances is NH3 / H2O, at which pressure differences of 20 bar and more can occur.
- the problems that arise, which are similar for many other substance pairs, are poor efficiency and cavitation problems, as well as the leakage of refrigerant, which is often environmentally harmful or toxic.
- the costs for this component in particular in the case of large cooling or heating capacities, can also be disproportionately high compared to the costs of the entire system.
- the invention is therefore based on the object of providing a device of the type mentioned, in which no highly stressed wear parts, in particular no membranes, are required, and in which a faster and more economical method of operation than in known devices of this type can be achieved.
- GB-A-2 019 486 describes a device for conveying boiling liquids, with a container provided with a lockable inflow and outflow, the inner surface of which has a lower temperature in the lower region than in the upper region, and in which a displacement body of this type can be moved up and down periodically that the liquid-vapor interface is moved to zones of different temperatures.
- a pump is provided with a chamber which is partially filled with a liquid, and there is a vapor / liquid interface between two areas of different temperatures.
- a floating body which makes an upward and downward movement and moves the interface between the two areas back and forth, so that the vapor pressure on the liquid changes.
- the upward and downward movement of the float causes liquid to move against a force.
- the floating body can move freely in the chamber in the upward and downward direction.
- the upward and downward movement of the floating body is not primarily caused by changes in temperature and pressure, but either by an interplay between the buoyancy and gravity of the floating body or by utilizing the flow forces of the conveying liquid when flowing in or out onto a resistance body attached to the bottom of the floating body.
- the term "load” is understood to mean the pressure of a fluid, which can be a gas or a liquid or a mixture of a gas and a liquid.
- the displacer is movable by external drive and the container wall is divided into zones of increasing temperatures, the zones between the lowest (coldest) and the top (hottest) zone being designed as a regenerative heat exchanger.
- the device can advantageously be installed in a sorption system (absorption chiller, heat pump or heat transformer and resorption chiller, heat pump or heat transformer) to convey the solvent and / or means of transport.
- a sorption system absorption chiller, heat pump or heat transformer and resorption chiller, heat pump or heat transformer
- a hydraulic displacement unit for moving the displacement body by the pressure energy of the liquid transport or solvent and / or an electromagnetic drive for periodic up and down movement of the displacement body.
- Figures 1-4 of the drawing show an embodiment of a device in four different operating states.
- the device consists of a container 1, which encloses a working space 2, into which a displacer 3 is fitted such that a narrow cylinder gap 4 remains between the wall of the container 1 and the displacer 3.
- the displacer 3 experiences an oscillating translational movement within the working space 2 via a drive 5.
- the walls 6 as well as the bottom 7 and cover 8 of the container are designed in a suitable manner, for example double-walled and divided, in such a way that they can take over the function of separate heat exchangers, in case of media of appropriate temperature be flowed through.
- the wall temperature of the container 1 increases in the axial direction towards the head.
- the walls are, for example, divided several times and fluids of different temperatures flow through them, so that a "cold zone” forms in the lower part of the container 1 and a “hot zone” in the head of the container 1.
- the wall part 9 between the cover 8 and the bottom 7 is designed on the one hand in a suitable manner as a regenerative heat exchanger, so that a temperature gradient is established in the cylinder axis direction, and on the other hand the cavity of the wall part 9 is flowed through by the liquid conveyed to high pressure after a completed working cycle for a subsequent heat exchange .
- In the lower part of the container 1 there are an inlet opening 10 to the low-pressure part of a sorption system (not shown) and an outlet opening 11 to the high-pressure part of the sorption system, both openings being provided with a check valve 12 and 13, respectively.
- a liquid level forms within the cylinder gap 4 between the wall of the container 1 and the displacer 3, which can be regarded as the phase boundary between the vapor space located above and the liquid space located underneath, as follows will be described - always a residual mass of liquid and vapor phase remains in the system. Due to the temperature stratification in the container wall, with each change in the liquid level in the narrow cylinder gap 4 between the container 1 and the displacer 3, a heat supply or removal, thus a temperature change at the phase separation layer, is produced. The temperature of this separation layer, at which ideally there is a constant phase equilibrium, is the sole determinant of the pressure in the entire container 1, a certain container pressure being approximately assigned to a discrete water level. So if the level of the phase boundary is shifted by a movement of the displacer 3, the tank pressure is changed in the same way.
- the device has the task of conveying the refrigerant-enriched solution emerging from the absorber from the low absorber pressure (e.g. 4 bar) to the generator at high pressure (e.g. 20 bar).
- the pressure of the liquid, but not its temperature, should be increased in order to keep the energy consumption as low as possible.
- the mixture of steam and liquid remaining in the system is subcooled in the cold zone compared to the entry temperature of this solution by cooling the container bottom 7 with e.g. is branched off in front of the absorber and is therefore colder than the solution considered here, is flowed through, so that a relative negative pressure (e.g. 3.8 bar) to the absorber is established in container 1, whereby the check valve 12 in the inlet opening 10 opens.
- a relative negative pressure e.g. 3.8 bar
- a relative overpressure to the generator must be created in the container 1 (e.g. 20.2 bar) so that the check valve 13 in the outlet opening 11 opens. This is done by internal heat exchange by flowing a liquid through the hot lid 8 of the container 1, the temperature of which is higher than the equilibrium temperature of the refrigerant at this pressure, for example the degassed solution after the generator exits.
- the changes in the state of the cycle for the system under consideration are explained below with reference to FIGS. 1 to 4.
- Fig. 1 according to state (1), the displacer 3 is shown in the bottom dead center.
- the volume of steam in the head of the container 1 represents the control volume, which is as follows goes through a cycle.
- the phase separation mirror is in the hot zone; thus there is a relative overpressure in the container 1, the lid 8 of which is heated with an in-process liquid of a suitable temperature, in comparison with the generator of the sorption system, so that the check valve 13 in the outlet channel 11 is open.
- the displacer 3 is now moved upwards, the phase separation layer moves between the liquid remaining in the working space and the associated vapor phase in the direction of lower temperatures. Since both check valves 11, 12 are closed when the state changes from (1) to (2), this runs isochorically.
- a part of the control volume, which was vaporous in state (1), is liquefied during this change of state and gives off the amount of heat q 1 to the container wall, which is stored by it.
- the check valve 13 in the outlet opening 11 opens, and the solution is displaced from the lower part of the container 1 into the generator by a further downward movement of the displacer 3 while maintaining the high pressure.
- the heat q41 must be supplied in the hot lid 8 from the solution flowing through the hot head, whereby further condensate can evaporate again from the control volume.
- the energy expenditure for operating the device described with ideal process control consists of the supply of the specific amount of heat q41 and the comparatively small volume change work P23, which the liquid flowing into the container 1 at the control volume.
- the process provides the volume change work P41 on the displaced liquid and the heat q23, which is given as useful heat to the consumer-side heat transfer medium in the example discussed here, as well as the difference in heat flows q12 - q31.
- the volume change work P Nutz can be generated. Furthermore, the heat is q23 at the useful temperature level.
- a hydraulic displacement unit 20 can also be used for the movement of the displacement body 3, which uses the pressure energy of the liquid transport or solvent.
- an electromagnetic drive 30 is shown for the periodic up and down movement of the displacer 3, which can be arranged within the displacer 3, whereby the particular advantage is achieved that the working space 2 is completely closed, so that an undesirable leakage of Liquid is prevented even more safely.
- the invention offers the advantage of an operationally reliable mode of operation since highly stressed wear parts, in particular no membranes, are required.
- the device according to the invention also has the advantage of particularly fast and economical operation.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Meat, Egg Or Seafood Products (AREA)
- Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Förderung von siedefähigen Flüssigkeiten, mit einem mit abschließbarem Zu- und Abfluß versehenen Behälter, dessen Innenfläche im unteren Bereich eine niedrigere Temperatur aufweist als im oberen Bereich, und in dem Verdrängerkörper derart auf- und abbewegbar ist, daß die Grenzschicht Flüssigkeit-Dampf in Zonen unterschiedlicher Temperatur versetzt wird.The invention relates to a device for conveying boiling liquids, with a lockable inflow and outflow container, the inner surface of which has a lower temperature in the lower region than in the upper region, and can be moved up and down in the displacer such that the liquid-vapor interface is moved to zones of different temperatures.
Die Lösungspumpe einer Sorptionsanlage bereitet konstruktiv erhebliche Schwierigkeiten, obwohl der Leistungsaufwand für diese Komponente vergleichsweise gering ist. Die zu überbrückende Druckdifferenz ist abhängig vom verwendeten Stoffpaar aus Kälte- und Lösungsmittel. Ein häufig verwendetes Stoffpaar ist NH₃/H₂O, bei welchem Druckdifferenzen von 20 bar und mehr auftreten können. Die dabei auftretenden, bei vielen anderen Stoffpaaren ähnlichen Probleme sind schlechte Wirkungsgrade und Kavitationsprobleme ebenso wie das Ausdringen von häufig umweltschädlichem bzw. giftigem Kältemittel. Auch können die Kosten für dieses Bauteil, insbesondere bei großen Kälte- bzw. Wärmeleistungen, gemessen an den Kosten der gesamten Anlage, unverhältnismäßig hoch sein.The solution pump of a sorption plant presents considerable structural difficulties, although the performance for this component is comparatively low. The pressure difference to be bridged depends on the pair of materials used, consisting of refrigerant and solvent. A frequently used pair of substances is NH₃ / H₂O, at which pressure differences of 20 bar and more can occur. The problems that arise, which are similar for many other substance pairs, are poor efficiency and cavitation problems, as well as the leakage of refrigerant, which is often environmentally harmful or toxic. The costs for this component, in particular in the case of large cooling or heating capacities, can also be disproportionately high compared to the costs of the entire system.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der keine hochbeanspruchten Verschleißteile, insbesondere keine Membranen, erforderlich sind, und bei der eine schnellere und wirtschaftlichere Arbeitsweise als bei bekannten Einrichtungen dieser Art erreichbar ist.The invention is therefore based on the object of providing a device of the type mentioned, in which no highly stressed wear parts, in particular no membranes, are required, and in which a faster and more economical method of operation than in known devices of this type can be achieved.
In der GB-A-2 019 486 ist eine Vorrichtung zur Förderung von siedefähigen Flüssigkeiten beschrieben, mit einem mit abschließbarem Zu- und Abfluß versehenen Behälter, dessen Innenfläche im unteren Bereich eine niedrigere Temperatur aufweist als im oberen Bereich, und in dem ein Verdrängerkörper derart periodisch auf- und abbewegbar ist, daß die Grenzschicht Flüssigkeit-Dampf in Zonen unterschiedlicher Temperatur versetzt wird.GB-A-2 019 486 describes a device for conveying boiling liquids, with a container provided with a lockable inflow and outflow, the inner surface of which has a lower temperature in the lower region than in the upper region, and in which a displacement body of this type can be moved up and down periodically that the liquid-vapor interface is moved to zones of different temperatures.
Dabei ist eine Pumpe mit einer Kammer vorgesehen, welche teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und es besteht eine Dampf/Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen zwei Gebieten verschiedener Temperatur. In der Flüssigkeit befindet sich ein Schwimmkörper, welcher eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung ausführt und die Grenzfläche zwischen den beiden Gebieten hin- und herbewegt, so daß der Dampfdruck auf der Flüssigkeit sich ändert. Die Auf- und Abwärtsbewegung des Schwimmkörpers bewirkt, daß Flüssigkeit gegen eine Kraft eine Ortsveränderung ausführt. Der Schwimmkörper ist in der Kammer in Aufwärts- und Abwärtsrichtung frei beweglich. An seiner Unterseite befindet sich eine Stange mit einem Gewicht, um den Schwimmkörper in vertikaler Position zu halten.A pump is provided with a chamber which is partially filled with a liquid, and there is a vapor / liquid interface between two areas of different temperatures. In the liquid there is a floating body which makes an upward and downward movement and moves the interface between the two areas back and forth, so that the vapor pressure on the liquid changes. The upward and downward movement of the float causes liquid to move against a force. The floating body can move freely in the chamber in the upward and downward direction. At its bottom there is a rod with a weight to hold the float in a vertical position.
Die Auf- und Abwärtsbewegung des Schwimmkörpers wird dabei nicht primär durch Temperatur- und Druckänderungen bewirkt, sondern entweder durch ein Wechselspiel zwischen Auftrieb und Schwerkraft des Schwimmkörpers oder durch Ausnutzung der Strömungskräfte der Förderflüssigkeit beim Ein- bzw. Ausströmen auf einen unten am Schwimmkörper angebrachten Widerstandskörper.The upward and downward movement of the floating body is not primarily caused by changes in temperature and pressure, but either by an interplay between the buoyancy and gravity of the floating body or by utilizing the flow forces of the conveying liquid when flowing in or out onto a resistance body attached to the bottom of the floating body.
Die Andeutung am Ende der Beschreibung, es könne statt der Belastung (load) durch ein Fluid ein hin- und hergehendes Pumpsystem oder eine Einrichtung dafür mit einer mechanischen Anlenkung gekoppelt werden, um einen hin- und hergehenden mechanischen Ausgang zu erhalten, ist unklar und gibt keine eindeutige technische Lehre; auch ist eine Abbildung nicht vorhanden, und irgendwelche Funktionshinweise, Vorteile oder Ausführungsarten sind nicht angegeben. Wie der Einleitung der Schrift zu entnehmen ist, wird unter der Bezeichnung "load" der Druck eines Fluids verstanden, das ein Gas oder eine Flüssigkeit oder eine Mischung von einem Gas und einer Flüssigkeit sein kann.The suggestion at the end of the description that instead of the load by a fluid, a reciprocating pump system or a device therefor can be coupled to a mechanical linkage in order to obtain a reciprocating mechanical output is unclear and exists no clear technical teaching; there is also no illustration, and any functional information, advantages or types of implementation are not specified. As can be seen from the introduction to the Scriptures , the term "load" is understood to mean the pressure of a fluid, which can be a gas or a liquid or a mixture of a gas and a liquid.
Eins solche Einrichtung kann keine befriedigende Arbeitsweise ermöglichen, und sie wird - falls überhaupt realisierbar - auch keine brauchbaren Wirkungsgrade erreichen. Beispielsweise kann eine Druckabsenkung durch Kühlung mit der zu fördernden Flüssigkeit nicht in kurzer Zeit erfolgen. Gerade wenn, wie in der Schrift beschrieben wird, die Strömungskräfte beim Einströmen der Flüssigkeit in die Kammer noch für andere Zwecke ausgenutzt werden sollten, muß die Wärmeabfuhr an eine Flüssigkeit von deutlich niedrigerer Temperatur als die Temperatur der einströmenden Flüssigkeit erfolgen, da zu jedem Strömungsvorgang eine Druckdifferenz erforderlich ist.Such a facility cannot provide a satisfactory way of working and, if it can be implemented at all, it will also not achieve any useful efficiencies. For example, a pressure reduction by cooling with the liquid to be pumped cannot take place in a short time. If, as is described in the document, the flow forces when the liquid flows into the chamber should also be used for other purposes, the heat must be dissipated to a liquid of significantly lower temperature than the temperature of the inflowing liquid, since for each flow process a Pressure difference is required.
Demgegenüber ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Verdrängerkörper durch äußeren Antrieb bewegbar ist und die Behälterwandung in Zonen steigender Temperaturen aufgeteilt ist, wobei die Zonen zwischen der untersten (kältesten) und der obersten (heißesten) Zone als regenerativer Wärmetauscher ausgebildet sind. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise sowohl eine günstige Konstruktion als auch eine schnelle und besonders wirtschaftliche Arbeitsweise erreicht.In contrast, it is provided according to the invention that the displacer is movable by external drive and the container wall is divided into zones of increasing temperatures, the zones between the lowest (coldest) and the top (hottest) zone being designed as a regenerative heat exchanger. This advantageously achieves both an inexpensive construction and a fast and particularly economical method of operation.
Die Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise zur Förderung des Lösungs- und/oder Transportmittels in eine Sorptionsanlage (Absorptionskältemaschine, -wärmepumpe oder -wärmetransformator sowie Resorptionskältemaschine, -wärmepumpe oder -wärmetransformator) eingebaut sein.The device can advantageously be installed in a sorption system (absorption chiller, heat pump or heat transformer and resorption chiller, heat pump or heat transformer) to convey the solvent and / or means of transport.
Weitere vorteilhafte Merkmale sind eine hydraulische Verdrängereinheit zur Bewegung des Verdrängerkörpers durch die Druckenergie des flüssigen Transport- bzw. Lösungsmittels und/oder ein elektromagnetischer Antrieb zur periodischen Auf- und Abwärtsbewegung des Verdrängerkörpers.Further advantageous features are a hydraulic displacement unit for moving the displacement body by the pressure energy of the liquid transport or solvent and / or an electromagnetic drive for periodic up and down movement of the displacement body.
Der Gegenstand der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert.The object of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing.
Die Figuren 1-4 der Zeichnung zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung in vier verschiedenen Betriebszuständen.Figures 1-4 of the drawing show an embodiment of a device in four different operating states.
Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter 1, der einen Arbeitsraum 2 umschließt, in den ein Verdränger 3 derart eingepaßt ist, daß zwischen der Wand des Behälters 1 und des Verdrängers 3 ein schmaler Zylinderspalt 4 verbleibt. Der Verdränger 3 erfährt über einen Antrieb 5 eine oszillierende Translationsbewegung innerhalb des Arbeitsraumes 2. Die Wandungen 6 sowie Boden 7 und Deckel 8 des Behälters sind in geeigneter Weise, z.B. doppelwandig und unterteilt, so ausgebildet, daß sie die Funktion von getrennten Wärmetauschern übernehmen können, falls sie von Medien entsprechender Temperatur durchströmt werden. Dabei steigt die Wandtemperatur des Behälters 1 in axialer Richtung zum Kopf hin an. Zu diesem Zweck sind die Wandungen z.B. mehrfach unterteilt und von Fluiden unterschiedlicher Temperaturen durchströmt, so daß sich im unteren Teil des Behälters 1 eine "kalte Zone" und im Kopf des Behälters 1 eine "heiße Zone" ausbildet. Der Wandungsteil 9 zwischen Deckel 8 und Boden 7 ist einerseits in geeigneter Weise als regenerativer Wärmetauscher ausgebildet, so daß sich in Zylinderachsrichtung ein Temperaturgradient einstellt, und andererseits wird der Hohlraum des Wandungsteils 9 von der auf Hochdruck beförderten Flüssigkeit nach vollendetem Arbeitszyklus zu einem anschließenden Wärmeaustausch durchströmt. Im unteren Teil des Behälters 1 befinden sich eine Einlaßöffnung 10 zum Niederdruckteil einer (nicht dargestellten) Sorptionsanlage sowie eine Auslaßöffnung 11 zum Hochdruckteil der Sorptionsanlage, wobei beide Öffnungen jeweils mit einem Rückschlagventil 12 bzw. 13 versehen sind.The device consists of a
Innerhalb des Zylinderspaltes 4 zwischen der Wandung des Behälters 1 und des Verdrängers 3 bildet sich in Abhängigkeit von der Position des Verdrängers 3 ein Flüssigkeitsspiegel aus, der als Phasengrenze zwischen dem oben befindlichen Dampfraum und dem darunter befindlichen Flüssigkeitsraum angesehen werden kann, da - wie nachfolgend noch beschrieben werden wird - immer eine Restmasse von flüssiger und dampfförmiger Phase im System verbleibt. Durch die Temperaturschichtung in der Behälterwand wird mit jeder Änderung des Flüssigkeitsstandes in dem schmalen Zylinderspalt 4 zwischen dem Behälter 1 und dem Verdränger 3 eine Wärmezu- bzw. -abfuhr, somit eine Temperaturänderung an der Phasentrennschicht, hergestellt. Die Temperatur dieser Trennschicht, an welcher im Idealfall ständig Phasengleichgewicht herrscht, ist allein bestimmend für den Druck im gesamten Behälter 1, wobei näherungsweise einem diskreten Pegelstand ein bestimmter Behälterdruck zugeordnet ist. Wird also durch eine Bewegung des Verdrängers 3 der Pegelstand der Phasengrenze verschoben, wird gleichermaßen der Behälterdruck geändert.Depending on the position of the
Der Fördervorgang sei der Einfachheit halber am Beispiel einer Absorptionswärmepume mit dem Stoffpaar NH₃/H₂O erklärt, obwohl das im folgenden beschriebene Verfahren nicht nur auf Zweistoffgemische anwendbar ist. Hierbei ist die Betriebsweise einer Absorptionswärmepumpe als hinreichend bekannt vorausgesetzt.The conveying process is explained for the sake of simplicity using the example of an absorption heat pump with the substance pair NH₃ / H₂O, although the method described below is not only applicable to two-substance mixtures. The mode of operation of an absorption heat pump is assumed to be sufficiently known.
Die Vorrichtung hat die Aufgabe, die aus dem Absorber austretende, an Kältemittel angereicherte Lösung vom niedrigen Absorberdruck (z.B. 4 bar) zu dem sich auf Hochdruck (z.B. 20 bar) befindenden Generator zu befördern. Dabei soll der Druck der Flüssigkeit, nicht aber deren Temperatur, erhöht werden, um den Energieaufwand so gering wie möglich zu halten. Um ein Eintreten der Niederdrucklösung zu ermöglichen, wird das im System verbleibende Gemisch aus Dampf und Flüssigkeit in der kalten Zone im Vergleich zur Eintrittstemperatur dieser Lösung unterkühlt, indem der Behälterboden 7 mit Kühlwasser, welches z.B. vor dem Absorber abgezweigt wird und daher kälter als die hier betrachtete Lösung ist, durchströmt wird, so daß sich im Behälter 1 ein relativer Unterdruck (z.B. 3,8 bar) zum Absorber einstellt, wodurch das Rückschlagventil 12 in der Einlaßöffnung 10 öffnet. Um die auf Hochdruck beförderte Flüssigkeit aus dem Behälter 1 ausschieben zu können, muß im Behälter 1 ein relativer Überdruck zum Generator hergestellt werden (z.B. 20,2 bar), damit das Rückschlagventil 13 in der Auslaßöffnung 11 öffnet. Dies erfolgt durch anlageninternen Wärmetausch, indem der heiße Deckel 8 des Behälters 1 von einer Flüssigkeit durchströmt wird, deren Temperatur höher als die Gleichgewichtstemperatur des Kältemittels bei diesem Druck ist, beispielsweise der entgasten Lösung nach dem Generatoraustritt. Im folgenden werden die Zustandsänderungen des Kreisprozesses für das betrachtete System an Hand der Figuren 1 bis 4 erläutert.The device has the task of conveying the refrigerant-enriched solution emerging from the absorber from the low absorber pressure (e.g. 4 bar) to the generator at high pressure (e.g. 20 bar). The pressure of the liquid, but not its temperature, should be increased in order to keep the energy consumption as low as possible. In order to allow the low-pressure solution to enter, the mixture of steam and liquid remaining in the system is subcooled in the cold zone compared to the entry temperature of this solution by cooling the
In Fig. 1 entsprechend Zustand (1) ist der Verdränger 3 in unterer Totlage dargestellt. Das Dampfvolumen im Kopf des Behälters 1 stellt das Kontrollvolumen dar, welches im folgenden einen Kreisprozeß durchläuft. Der Phasentrennungsspiegel befindet sich in der heißen Zone; somit herrscht im Behälter 1, dessen Deckel 8 mit einer prozeßinternen Flüssigkeit geeigneter Temperatur beheizt wird, ein relativer Überdruck im Vergleich zum Generator der Sorptionsanlage, so daß das Rückschlagventil 13 im Auslaßkanal 11 geöffnet ist. Wird nun der Verdränger 3 nach oben bewegt, wandert die Phasentrennschicht zwischen der im Arbeitsraum verbleibenden Flüssigkeit und der zugehörigen Dampfphase in Richtung tieferer Temperaturen. Da bei der Zustandsänderung von (1) nach (2) beide Rückschlagventile 11, 12 geschlossen sind, verläuft diese isochor. Ein Teil des Kontrollvolumens, welcher beim Zustand (1) dampfförmig war, wird bei dieser Zusandsänderung verflüssigt und gibt dabei an die Behälterwand die Wärmemenge q₁₂ ab, welche von dieser gespeichert wird.In Fig. 1 according to state (1), the
Hat der Flüssigkeitsspiegel die kalte Zone erreicht (Zustand (2) in Fig. 2), welche mit Kühlwasser von niedrigerer Temperatur als der Lösungseintrittstemperatur gekühlt wird, so sinkt der Behälterdruck unter den Absorberdruck, wodurch das Rückschlagventil 12 in der Einlaßöffnung 10 geöffnet und ein weiteres Absinken des Flüssigkeitsspiegels, somit des Behälterdrucks, verhindert wird. Während der Verdränger 3 weiter nach oben bewegt wird, füllt sich der Behälter 1 mit Niederdrucklösung. Dabei bleibt die Lage des Flüssigkeitsspiegels unverändert (isobare, isotherme Verdichtung). Der Verdränger 3 bewegt sich nun weiter aufwärts bis in die obere Totlage (3) gemäß Fig. 3, und der dabei verdrängte Dampf aus dem Kontrollvolumen wird verflüssigt, wobei die Wärmemenge q₂₃ an das Kühlwasser, welches den Behälterboden 7 durchströmt, abzuführen ist.Has the liquid level reached the cold zone (state (2) in Fig. 2), which is cooled with cooling water of lower temperature than the solution inlet temperature, the tank pressure drops below the absorber pressure, whereby the
Nun ist nahezu das gesamte Kontrollvolumen aus Zustand (1) verflüssigt worden. Bei der anschließenden Abwärtsbewegung des Verdrängers 3 schließt das Rückschlagventil 12 in der Einlaßöffnung 10, da die Phasentrennschicht in die heiße Zone verdrängt wird, so daß der Behälterdruck ansteigt. Bis zum Erreichen des Maximaldruckes (Zustand (4) entsprechend Fig. 4) verläuft diese Zustandsänderung isochor, wobei die im Zylinderspalt 4 aufsteigende Flüssigkeit die Wärme q₃₄ aufnimmt, so daß ein Teil des verflüssigten Kontrollvolumens wieder verdampft werden kann. Die Wärmemenge q₃₄ ist betragsmäßig wesentlich kleiner als die Wärmemenge q₁₂, die von der Behälterwand gespeichert wurde, so daß hier ein regenerativer Wärmetausch vorgenommen werden kann. Bei einem geringen Überdruck im Vergleich zum Generatordruck öffnet das Rückschlagventil 13 in der Auslaßöffnung 11, und die Lösung wird aus dem unteren Teil des Behälters 1 in den Generator durch eine weitere Abwärtsbewegung des Verdrängers 3 unter Aufrechterhaltung des Hochdruckes verdrängt. Dabei muß im heißen Deckel 8 die Wärme q₄₁ von der den heißen Kopf durchströmenden Lösung zugeführt werden, wodurch weiteres Kondensat aus dem Kontrollvolumen wieder verdampfen kann.Now almost the entire control volume from state (1) has been liquefied. During the subsequent downward movement of the
Hat der Verdränger 3 die untere Totlage erreicht, so ist die gesamte Lösung abzüglich der im Zylinderspalt 4 verbleibenden Totmenge, die zur Erhaltung des Hochdruckes erforderlich ist, in den Generator verdrängt worden. Somit ist der Ausgangszustand (1) wiederhergestellt. Die geförderte Menge oder ein Teilstrom davon kann während des Verdrängens in den Hochdruckteil durch den Hohlraum in der Behälterwandung geführt werden und dabei die Restwärme q₁₂ - q₃₄ aufnehmen.If the
Der Energieaufwand zum Betreiben der beschriebenen Einrichtung bei idealer Prozeßführung besteht aus der Zuführung der spezifischen Wärmemenge q₄₁ sowie aus der vergleichsweise geringfügigen Volumenänderungsarbeit P₂₃, welche die in den Behälter 1 einströmende Flüssigkeit am Kontrollvolumen leistet. Der Prozeß liefert die Volumenänderungsarbeit P₄₁ an der verdrängten Flüssigkeit sowie die Wärme q₂₃, die bei dem hier behandelten Beispiel einer Absorptionswärmepumpe als Nutzwärme an den verbraucherseitigen Wärmeträger abgegeben wird, sowie die Differenz der Wärmeströme q₁₂ - q₃₄. Der Mehraufwand an Hochtemperaturwärme, die im Generator einer Wärmepumpe zusätzlich mit Primärenergie erzeugt werden muß, beträgt:
The energy expenditure for operating the device described with ideal process control consists of the supply of the specific amount of heat q₄₁ and the comparatively small volume change work P₂₃, which the liquid flowing into the
Mit diesem Aufwand kann die Volumenänderungsarbeit PNutz erzeugt werden. Weiterhin fällt die Wärme q₂₃ auf Nutztemperaturniveau an.With this effort, the volume change work P Nutz can be generated. Furthermore, the heat is q₂₃ at the useful temperature level.
Zur Bewegung des Verdrängers 3 ist im Idealfall kein Energieaufwand erforderlich, da dieses Teil keine Arbeit leistet. In der Praxis sind hier jedoch Reibungskräfte sowie Massenkräfte zu überwinden, deren Größe abhängig von der technischen Ausführung des Antriebs 5 und der beschriebenen Vorrichtung ist. Dieser Antrieb könnte jedoch ebenfalls anlagenintern betätigt werden, da die potentielle Energie der reichen, sich auf Hochdruck befindenden Lösung aus dem Generator, welche vor dem Eintritt in den Absorber auf Niederdruck in einer Drossel in Verlustwärme umgewandelt wird, hierzu statt dessen ausgenutzt werden kann.Ideally, no energy is required to move the
Die Ausbildung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Antriebes 5 ist lediglich ein Ausführungsbeispiel. Wie Fig. 3 zeigt, kann auch eine hydraulische Verdrängereinheit 20 für die Bewegung des Verdrängerkörpers 3 verwendet werden, die die Druckenergie des flüssigen Transport- bzw. Lösungsmittels ausnutzt.The design of the
In Fig. 4 ist ein elektromagnetischer Antrieb 30 zur periodischen Auf- und Abwärtsbewegung des Verdrängerkörpers 3 dargestellt, welcher innerhalb des Verdrängerkörpers 3 angeordnet sein kann, wodurch der besondere Vorteil erreicht wird, daß der Arbeitsraum 2 vollständig abgeschlossen ist, so daß ein unerwünschtes Austreten von Flüssigkeit noch sicherer verhindert ist.In Fig. 4, an
Die Erfindung bietet den Vorteil einer betriebssicheren Arbeitsweise, da hochbeanspruchte Verschleißteile, insbesondere keine Membranen, erforderlich sind. Auch hat die Vorrichtung gemäß der Erfindung den Vorteil einer besonders schnellen und wirtschaftlichen Arbeitsweise.The invention offers the advantage of an operationally reliable mode of operation since highly stressed wear parts, in particular no membranes, are required. The device according to the invention also has the advantage of particularly fast and economical operation.
Claims (4)
- A device for conveying liquids capable of boiling, the device comprising a container (1) having a closable inlet and outlet, the inner surface of the container being at a lower temperature in the bottom region than in the top region, and a displacement member (3) being periodically movable up and down in the container so as to displace the liquid-vapour interface into zones at various temperatures, characterised in that the displacement member (3) is movable by an external drive (5, 20; 30) and the container wall is divided into zones at increasing temperatures, the zones between the bottom (coldest) and the top (hottest) zone being constructed as regenerative heat exchangers.
- A device according to claim 1, characterised in that in order to convey the solvent and/or conveying medium, it is incorporated in a sorption plant (absorption refrigerator, heat pump or heat transformer or resorption refrigerator, heat pump or heat transformer).
- A device according to claim 1, characterised by a hydraulic displacement unit (20) for moving the displacement member (3), using the pressure energy of the liquid conveying medium or solvent.
- A device according to claim 1, characterised by an electromagnetic drive (30) for periodically moving the displacement member (3) up and down.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873744487 DE3744487A1 (en) | 1987-12-30 | 1987-12-30 | METHOD AND DEVICE FOR CONVEYING BOILABLE LIQUIDS |
DE3744487 | 1987-12-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0322596A1 EP0322596A1 (en) | 1989-07-05 |
EP0322596B1 true EP0322596B1 (en) | 1992-04-08 |
Family
ID=6343823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP88120195A Expired - Lifetime EP0322596B1 (en) | 1987-12-30 | 1988-12-03 | Method and device for transporting fluids about to boil |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4954048A (en) |
EP (1) | EP0322596B1 (en) |
JP (1) | JPH01262376A (en) |
DE (2) | DE3744487A1 (en) |
NO (1) | NO168726C (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4987954A (en) * | 1988-11-28 | 1991-01-29 | Boucher Robert J | Fuel reactor |
US6123512A (en) * | 1997-08-08 | 2000-09-26 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat driven pulse pump |
RU2480623C1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-04-27 | Александр Дмитриевич Савчук | Heat-recovery compressor |
PL240516B1 (en) * | 2018-01-09 | 2022-04-19 | Dobrianski Jurij | Steam engine |
DE102019129495B3 (en) * | 2019-10-31 | 2021-04-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Compressor arrangement, heat pump arrangement and method for operating the compressor arrangement |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR429602A (en) * | 1911-05-08 | 1911-09-27 | Joseph Maurer | Pressurized liquid delivery device |
US2853953A (en) * | 1952-05-07 | 1958-09-30 | Zander & Ingestroem | Liquid pumps |
DE1048152B (en) * | 1956-06-21 | 1958-12-31 | Austria Email Ag | Device for the intermittent delivery of liquids |
US3285001A (en) * | 1965-03-04 | 1966-11-15 | Conductron Corp | Thermal fluid moving apparatus |
FR2357762A1 (en) * | 1976-07-06 | 1978-02-03 | Lemasson Yves | Solar water pump with transparent tank - with layer of volatile material floating on water in tank |
GB2015654A (en) * | 1978-03-06 | 1979-09-12 | Alsacienne & Dauphinoise | A water pumping device using a condensable gas source of energy |
GB2019486B (en) * | 1978-03-07 | 1982-05-19 | Atomic Energy Authority Uk | Pumps |
US4281969A (en) * | 1979-06-25 | 1981-08-04 | Doub Ernest L Jun | Thermal pumping device |
EP0048139A1 (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-24 | The Calor Group Limited | Pumping arrangements |
DD219060A3 (en) * | 1983-07-11 | 1985-02-20 | Dsf Waermeanlagenbau | ABSORPTIONSWAERMEPUMPE |
DE3331887A1 (en) * | 1983-09-03 | 1985-03-21 | VEB Wärmeanlagenbau Deutsche Demokratische Republik, DDR 1020 Berlin | Absorption heat pump |
DE3344937A1 (en) * | 1983-12-13 | 1985-06-20 | Achim Dr.-Ing. 6636 Hülzweiler Wilhelm | Method and apparatus for conveying water |
-
1987
- 1987-12-30 DE DE19873744487 patent/DE3744487A1/en not_active Withdrawn
-
1988
- 1988-12-03 DE DE8888120195T patent/DE3869931D1/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-03 EP EP88120195A patent/EP0322596B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-06 NO NO885409A patent/NO168726C/en unknown
- 1988-12-28 JP JP63329536A patent/JPH01262376A/en active Pending
- 1988-12-30 US US07/292,335 patent/US4954048A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3744487A1 (en) | 1989-07-13 |
EP0322596A1 (en) | 1989-07-05 |
NO168726C (en) | 1992-03-25 |
JPH01262376A (en) | 1989-10-19 |
NO168726B (en) | 1991-12-16 |
NO885409D0 (en) | 1988-12-06 |
US4954048A (en) | 1990-09-04 |
NO885409L (en) | 1989-07-03 |
DE3869931D1 (en) | 1992-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3339717C2 (en) | ||
DE1653404A1 (en) | Outlet valve for piston pumps | |
DE3037114A1 (en) | COOLING SYSTEM WITH VACUUM APPLICATION FOR A PLASTIC MOLD | |
EP0322596B1 (en) | Method and device for transporting fluids about to boil | |
EP0437772B1 (en) | Boiling liquid cooling system for a liquid cooled internal combustion engine | |
DE2311423C3 (en) | Device for transferring heat from a lower to a higher temperature level | |
DE2923621A1 (en) | THERMAL DRIVE | |
DE2300377A1 (en) | PISTON COMPRESSOR FOR ONE COOLANT | |
DE2245035A1 (en) | DEVICE WITH A HEAT-GENERATING PART, FOR EXAMPLE, COMPRESSOR FOR A COOLING SYSTEM | |
AT163344B (en) | Cooling system with piston compressor | |
DE2538730A1 (en) | COOLING HEAT RECOVERY SYSTEM | |
DE3511339C2 (en) | Piston rod seal for a Stirling engine | |
DE1601467A1 (en) | Hot gas piston machine | |
DE2530483A1 (en) | HOT GAS PISTON MACHINE WITH A DEVICE FOR REGULATING THE WEIGHT AMOUNT OF A WORKING MEDIUM IN A WORKING ROOM | |
DE2732158A1 (en) | HEAT PUMP | |
DE1501062A1 (en) | Refrigeration plant | |
DE2919263A1 (en) | Heat engine working over small temp. range - has thermal medium coupled to working cylinders by double acting hydraulic cylinder | |
CH521516A (en) | Heat engine | |
DE4119172A1 (en) | Evaporating cooling system for IC engines - uses pressure and weight ratios to determine flow through condenser and by=pass | |
DE3606935C2 (en) | ||
DE1260494B (en) | Piston engine operating as a hot gas engine or, in particular, as a cold gas cooling machine | |
DE227529C (en) | ||
DE1931918C3 (en) | Device for venting the cooling liquid of an internal combustion engine | |
DE1095057B (en) | Fluid pen | |
DE3529534C1 (en) | Compression refrigerating machine or compression heat pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BE DE FR GB IT LU NL SE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19891109 |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19900720 |
|
GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
ITF | It: translation for a ep patent filed |
Owner name: BARZANO' E ZANARDO ROMA S.P.A. |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): BE DE FR GB IT LU NL SE |
|
REF | Corresponds to: |
Ref document number: 3869931 Country of ref document: DE Date of ref document: 19920514 |
|
ET | Fr: translation filed | ||
GBT | Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977) | ||
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Effective date: 19921203 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Effective date: 19921204 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LU Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 19921231 Ref country code: BE Effective date: 19921231 |
|
PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
26N | No opposition filed | ||
BERE | Be: lapsed |
Owner name: RENDAMAX B.V. Effective date: 19921231 |
|
GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 19921203 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: NL Payment date: 19941231 Year of fee payment: 7 |
|
EUG | Se: european patent has lapsed |
Ref document number: 88120195.8 Effective date: 19930709 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: NL Effective date: 19960701 |
|
NLV4 | Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 19960701 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 19961118 Year of fee payment: 9 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 19961209 Year of fee payment: 9 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Free format text: THE PATENT HAS BEEN ANNULLED BY A DECISION OF A NATIONAL AUTHORITY Effective date: 19971231 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 19980901 |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: ST |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED. Effective date: 20051203 |