DE102006044789B4 - Steam storage device and method for steam storage - Google Patents
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Abstract
Dampfspeichervorrichtung zur Speicherung der thermischen Energie von dampfförmigem Arbeitsmedium, umfassend mindestens einen Speichermedium-Aufnahmeraum (20; 106; 148) für ein Wärme-Speichermedium (22; 108; 146), wobei durch das Speichermedium (22; 108; 146) Wärme über Kondensation von dampfförmigem Arbeitsmedium aufnehmbar ist und über Verdampfung von flüssigem Arbeitsmedium abgebbar ist, und mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum (16; 74; 104; 144), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Speichermedium-Aufnahmeraum (20; 106; 148) und der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum (16; 74; 104; 144) durch eine Trennwand (24; 110) oder mehrere Trennwände voneinander getrennt sind, wobei an der Trennwand (24; 110) oder den Trennwänden Arbeitsmedium kondensierbar und verdampfbar ist, und dass der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum (16; 74; 104; 144) mindestens näherungsweise parallel zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist und in fluidwirksamer Verbindung mit mindestens einem Reservoir (32; 80; 94; 116; 130) für flüssiges Arbeitsmedium steht, wobei zur Anpassung eines Füllstandes an flüssigem Arbeitsmedium ohne Hilfsenergiequellen zwischen dem mindestens einen Reservoir (32; 80; 94;...Vapor storage device for storing the thermal energy of vaporous working medium, comprising at least one storage medium receiving space (20; 106; 148) for a heat storage medium (22; 108; 146), wherein heat is transferred via the storage medium (22; 108; 146) via condensation of vaporous Working medium is absorbable and evaporation of liquid working medium can be dispensed, and at least one working medium receiving space (16; 74; 104; 144), characterized in that the at least one storage medium receiving space (20; 106; 148) and the at least one working fluid receiving space (16; 74; 104; 144) by a partition wall (24; 110) or a plurality of partitions from each other are separated, wherein at the partition wall (24; 110) or the partitions working medium is condensable and vaporizable, and that at least one Working medium receiving space (16; 74; 104; 144) at least approximately aligned parallel to the direction of gravity and in fluid effective Connection to at least one reservoir (32; 80; 94; 116; 130) for liquid working medium stands, wherein to adapt a level of liquid working fluid without auxiliary power sources between the at least one reservoir (32; 80; 94; ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Dampfspeichervorrichtung zur Speicherung der thermischen Energie von dampfförmigem Arbeitsmedium, umfassend mindestens einen Speichermedium-Aufnahmeraum für ein Wärme-Speichermedium, wobei durch das Speichermedium Wärme über Kondensation von dampfförmigem Arbeitsmedium aufnehmbar ist und über Verdampfung von flüssigem Arbeitsmedium abgebbar ist, und mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum.The The invention relates to a vapor storage device for storage the thermal energy of vaporous working medium, comprising at least a storage medium receiving space for a heat storage medium, wherein the storage medium heat over condensation of vaporous Working medium is absorbable and evaporation of liquid working medium can be dispensed, and at least one working medium receiving space.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Dampfspeicherung, bei dem dampfförmiges Arbeitsmedium in einem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum gespeichert wird.The The invention further relates to a method for steam storage, in the vaporous Working medium is stored in a working medium receiving space.
Dampfspeichervorrichtungen werden eingesetzt, um Arbeitsmedium-Dampf zwischenzuspeichern. Dampfspeichervorrichtungen werden beispielsweise bei Prozessanwendungen wie der Herstellung von Porenbeton und der Papierherstellung eingesetzt. Dampfspeichervorrichtungen werden auch für Wärmekraftanlagen zum Ausgleich von Schwankungen in der Dampfabgabe und insbesondere zur Deckung kurzzeitiger Leistungsspitzen eingesetzt.Steam storage devices are used to buffer working medium vapor. Steam storage devices For example, in process applications such as manufacturing used by aerated concrete and papermaking. Steam storage devices be synonymous for Thermal power plants to compensate for fluctuations in the steam delivery and in particular used to cover short-term power peaks.
Aus dem Stand der Technik sind Gefällespeicher (Ruths-Speicher) bekannt, bei denen überschüssiger Dampf unter starker Durchwirbelung in flüssiges Arbeitsmedium (insbesondere Wasser) eines als Druckbehälter ausgebildeten Speichers eingeleitet wird, dort kondensiert und seine Kondensationswärme unter Drucksteigerung an das Arbeitsmedium abgibt (Beladung). Bei Drucksenkung nimmt das flüssige Arbeitsmedium die dem neuen Druck entsprechende Sattdampftemperatur an und gibt dabei Arbeitsmedium-Dampf ab (Entladung).Out the prior art are slope memory (Ruth's memory) known in which excess steam under strong Swirling into liquid Working medium (especially water) designed as a pressure vessel Memory is introduced there condenses and its heat of condensation under Increases pressure to the working medium (loading). When lowering the pressure takes the liquid Working fluid the saturated steam temperature corresponding to the new pressure and thereby releases working medium vapor (discharge).
Aus
der
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfspeichervorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher ein optimierter Wärmeübergangskoeffizient erreichbar ist.Of the Invention is based on the object, a steam storage device of the type mentioned above, in which an optimized Heat transfer coefficient is reachable.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Dampfspeichervorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Speichermedium-Aufnahmeraum und der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum durch eine Trennwand oder mehrere Trennwände voneinander getrennt sind, wobei an der Trennwand oder den Trennwänden Arbeitsmedium kondensierbar und verdampfbar ist, und dass der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum mindestens näherungsweise parallel zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist und in fluidwirksamer Verbindung mit mindestens einem Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium steht, wobei zur Anpassung eines Füllstandes an flüssigem Arbeitsmedium ohne Hilfsenergiequellen zwischen dem mindestens einen Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium und dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum eine Unterbrechungseinrichtung für den Arbeitsmedium-Fluss und eine Bypass-Leitung für die Unterbrechungseinrichtung, an welcher eine Rückschlageinrichtung angeordnet ist, vorgesehen sind.These Task is the vapor storage device mentioned above according to the invention thereby solved, in that the at least one storage medium receiving space and the at least one Working medium receiving space separated by a partition or several partitions are, wherein on the partition wall or the partition working medium condensable and vaporizable, and that the at least one working medium receiving space at least approximately aligned parallel to the direction of gravity and in fluid effective Connection with at least one reservoir for liquid working medium, being adapted to a level on liquid Working medium without auxiliary power sources between the at least one Reservoir for liquid Working medium and the at least one working medium receiving space an interruption device for the working medium flow and a bypass line for the interruption device, to which is a check-back device is arranged, are provided.
Dadurch, dass an der Trennwand oder den Trennwänden Arbeitsmedium kondensierbar und verdampfbar ist, erhält man sowohl beim Sieden von flüssigem Arbeitsmedium zur Bereitstellung von dampfförmigem Arbeitsmedium als auch beim Kondensieren von dampfförmigem Arbeitsmedium zur Dampfspeicherung einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten. Dadurch lässt sich die Wärme, über die dampfförmiges Arbeitsmedium wieder erzeugbar ist, auf effektive Weise speichern und es lässt sich effektiv Arbeitsmedium-Dampf erzeugen.Thereby, that on the partition wall or the partition working medium condensable and is vaporizable, receives one both at the boiling of liquid Working medium for the provision of vaporous working medium as well when condensing vaporous Working medium for steam storage a high heat transfer coefficient. Thereby let yourself the heat, via the vaporous working medium is re-producible, effectively save and it settles effectively generate working medium vapor.
Insbesondere ist dann über eine Füllstandsanpassung in dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum sowohl beim Beladen mit dampfförmigem Arbeitsmedium als auch beim Entladen von dampfförmigem Arbeitsmedium ein hoher Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem Speichermedium und dem Arbeitsmedium erreichbar.Especially is over then a level adjustment in the at least one working medium receiving space both during loading with vaporous Working medium as well as the discharge of vaporous working medium, a high heat transfer coefficient reachable between the storage medium and the working medium.
Günstig ist es, wenn das Speichermedium in dem mindestens einen Speichermedium-Aufnahmeraum in thermischem Kontakt mit der Trennwand oder den Trennwänden angeordnet ist. Dadurch erhält man einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten von dem Arbeitsmedium (bei der Beladung) auf das Speichermedium bzw. von dem Speichermedium auf das Arbeitsmedium (bei der Entladung).Cheap is when the storage medium is in the at least one storage medium accommodating space arranged in thermal contact with the partition wall or partitions is. This preserves one has a high heat transfer coefficient of the working medium (during loading) on the storage medium or from the storage medium to the working medium (during discharge).
Das Speichermedium ist ein Speichermedium für sensible Wärme und/oder latente Wärme. Wenn das Speichermedium latente Wärme speichern kann, dann lässt sich dampfförmiges Arbeitsmedium annähernd isotherm speichern.The Storage medium is a storage medium for sensitive heat and / or latent heat. If the storage medium latent heat save, then lets vaporous Approximate working medium save isothermally.
Insbesondere ist das Speichermedium ein Phasenwechselmedium. Das Phasenwechselmedium ist an die vorgesehene Anwendung angepasst; durch Auswahl des Phasenwechselmediums lässt sich der Temperaturbereich für eine isotherme Beladung und Entladung einstellen. Das Speichermedium ist beispielsweise ein technisches Salz oder ein eutektisches Gemisch von technischen Salzen oder ein organisches Material.Especially the storage medium is a phase change medium. The phase change medium is adapted to the intended application; by selecting the phase change medium let yourself the temperature range for set an isothermal loading and unloading. The storage medium is for example, a technical salt or a eutectic mixture of technical salts or an organic material.
Günstig ist es, wenn der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum in einem Druckbehälter angeordnet ist. Dadurch lässt sich auf effektive Weise Arbeitsmedium-Dampf speichern.Cheap is it, if the at least one working medium-receiving space in one Pressure vessel arranged is. By doing so leaves effectively store working medium vapor.
Es kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Speichermedium-Aufnahmeraum in dem Druckbehälter angeordnet ist oder außerhalb des Druckbehälters angeordnet ist. Bei der Anordnung innerhalb des Druckbehälters ergibt sich ein kompakter Aufbau. Bei der Anordnung außerhalb des Druckbehälters lässt sich dieser mit geringer Größe und damit kostengünstiger herstellen.It it can be provided that the at least one storage medium receiving space in the pressure vessel is arranged or outside of the pressure vessel is arranged. In the arrangement within the pressure vessel results a compact structure. In the arrangement outside the pressure vessel can be this with a small size and therefore more cost-effective produce.
Der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum ist mindestens näherungsweise parallel zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet. Dadurch kann eine Anpassung des Füllstands an flüssigem Arbeitsmedium in dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum ohne weitere Hilfsenergiequellen wie Pumpen vorgenommen werden. Insbesondere lässt sich bei der Beladung mit dampfförmigem Arbeitsmedium flüssiges Arbeitsmedium aufgrund des durch die höhere Temperatur höheren Drucks des dampfförmigen Arbeitsmediums, welches in den mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum eingekoppelt wird, herausdrängen.Of the at least one working medium receiving space is at least approximately aligned parallel to the direction of gravity. This can be a Adjustment of the level on liquid Working medium in the at least one working medium receiving space be made without further auxiliary power sources such as pumps. In particular, lets at the loading with vapor Working medium liquid Working fluid due to the higher temperature due to the higher temperature of the vaporous Working medium, which in the at least one working medium receiving space is extruded.
Günstig ist es, wenn eine Mehrzahl von mindestens näherungsweise parallel beabstandeten Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen vorgesehen ist. Beispielsweise sind die Arbeitsmedium-Aufnahmeräume in der Art eines Rohrregisters angeordnet. Es lässt sich dadurch eine große Oberfläche für die thermische Ankopplung der Arbeitsmedium-Aufnahmeräume an das Speichermedium erhalten. Weiterhin lässt sich dadurch eine große Menge an dampfförmigem Arbeitsmedium speichern.Cheap is it when a plurality of at least approximately parallel spaced Working medium storing spaces is provided. For example, the working medium receiving spaces in the Sorted a pipe register. It can thus be a large surface for the thermal Coupling of the working medium receiving spaces obtained to the storage medium. Continue lets This is a big one Amount of vaporous Save working medium.
Es kann auch eine Mehrzahl von mindestens näherungsweise parallel beabstandeten Speichermedium-Aufnahmeräumen vorgesehen sein. Es ist dabei grundsätzlich auch möglich, dass nur ein Speichermedium-Aufnahmeraum vorgesehen ist, wobei in Nicht-Speichermediumbereichen dieses Speichermedium-Aufnahmeraums der oder die Arbeitsmedium-Aufnahmeräume positioniert sind.It may also be a plurality of at least approximately parallel spaced Storage medium storing spaces be provided. It is in principle also possible that only a storage medium receiving space is provided, wherein in non-storage medium areas this storage medium receiving space or the working medium receiving spaces positioned are.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum von Speichermedium umgeben ist. Man erhält dadurch aufgrund der entsprechend guten thermischen Ankopplung einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Speichermedium und Arbeitsmedium.All It is particularly advantageous if the at least one working medium receiving space of storage medium is surrounded. You get due to the correspondingly good thermal coupling a high heat transfer coefficient between storage medium and working medium.
Günstig ist es, wenn eine Mehrzahl von Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen in fluidwirksamer Verbindung mit mindestens einer Verteil-/Sammeleinrichtung stehen. Über die Verteil-/Sammeleinrichtung lässt sich dampfförmiges Arbeitsmedium zuführen und abführen bzw. es lässt sich flüssiges Arbeitsmedium zuführen und abführen. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine Steuerbarkeit und/oder Regelbarkeit des Flüssigkeits-Füllstands in den Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen, um wiederum die Beladung mit dampfförmigem Arbeitsmedium und die Entladung von dampfförmigem Arbeitsmedium optimieren zu können.Cheap is it when a plurality of working medium receiving spaces in fluid-effective connection with at least one distribution / collection device stand. about the distribution / collection device leaves vaporous Feed working medium and dissipate or leaves it fluid Feed working medium and dissipate. This results in a simple way a controllability and / or Controllability of the liquid level in the working medium receiving spaces, in turn, the loading of vaporous working medium and the Discharge of vapor To optimize working medium.
Bei einer Ausführungsform ist die mindestens eine Verteil-/Sammeleinrichtung in einem Druckbehälter angeordnet. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau. Es ist auch möglich, dass die mindestens eine Verteil-/Sammeleinrichtung außerhalb des Druckbehälters angeordnet ist.at an embodiment the at least one distribution / collection device is arranged in a pressure vessel. This results in a compact design. It is also possible that the at least one distribution / collection device outside of the pressure vessel is arranged.
Bei einer Ausführungsform ist eine erste Verteil-/Sammeleinrichtung für dampfförmiges Arbeitsmedium und eine zweite Verteil-/Sammeleinrichtung für flüssiges Arbeitsmedium vorgesehen. Die erste Verteil-/Sammeleinrichtung ist dabei vorzugsweise beabstandet von der zweiten Verteil-/Sammeleinrichtung angeordnet.at an embodiment is a first distribution / collection device for vaporous working medium and a second distribution / collection device for liquid working medium provided. The first distribution / collection device is preferably spaced arranged by the second distribution / collection device.
Der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum steht in fluidwirksamer Verbindung mit mindestens einem Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium. Dadurch lässt sich auf einfache Weise der Flüssigkeits-Füllstand in dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum anpassen und insbesondere anpassen, ob eine Beladung mit dampfförmigem Arbeitsmedium oder eine Entladung von dampfförmigem Arbeitsmedium stattfindet.Of the at least one working medium receiving space is more fluid-effective Connection to at least one reservoir for liquid working medium. Thereby let yourself in a simple way, the liquid level in the at least one working medium receiving space adapt and in particular, adjust whether a loading with vaporous working medium or a discharge of vapor Working medium takes place.
Günstigerweise ist ein Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium in dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum für das Beladen mit dampfförmigem Arbeitsmedium und Entladen von dampfförmigem Arbeitsmedium anpassbar. Dadurch lässt sich gewährleisten, dass man sowohl beim Kondensieren als auch beim Sieden einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten in das bzw. von dem Speichermedium erhält.conveniently, is a level on liquid Working medium in the at least one working medium receiving space for the Loaded with vapor Working medium and unloading of vaporous working medium customizable. By doing so leaves to ensure that you both in condensing and boiling a high Heat transfer coefficient into or from the storage medium.
Günstig ist es, wenn ein Anschluss des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums an das mindestens eine Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium an oder in der Nähe eines bezogen auf die Schwerkraftrichtung unteren Endes des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums oder einer Verteil-/Sammeleinrichtung angeordnet ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise und insbesondere ohne dass eine Pumpe vorgesehen werden muss, ein Arbeitsmedium-Ausgleich zwischen dem Reservoir und dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum erreichen.Cheap is it, if a connection of the at least one working medium receiving space to the at least one reservoir for liquid working medium or near one with respect to the direction of gravity lower end of the at least one Working medium receiving space or a distribution / collection device is arranged. By doing so leaves in a simple manner and in particular without a pump provided must be a working medium balance between the reservoir and reach the working fluid receiving space.
Das mindestens eine Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium ist dabei außerhalb eines Druckbehälters, in welchem der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum angeordnet ist, positioniert. Dadurch lässt sich über eine Druckdifferenz zwischen dem Druckbehälter und dem Reservoir eine Befüllung und eine Entleerung des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums mit flüssigem Arbeitsmedium realisieren.The at least one reservoir for liquid working medium is outside a pressure vessel, in which the at least one working medium receiving space arranged is positioned. By doing so leaves over a pressure difference between the pressure vessel and the reservoir a filling and an emptying of the at least one working medium receiving space with liquid Realize working medium.
Zwischen dem mindestens einen Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium und dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum ist eine Unterbrechungseinrichtung für einen Arbeitsmedium-Fluss angeordnet. Dadurch lässt es sich auf einfache Weise erreichen, dass ein vorgegebener minimaler Flüssigkeits-Füllstand und ein vorgegebener maximaler Flüssigkeits-Füllstand nicht unterschritten bzw. überschritten wird.Between the at least one reservoir for liquid Working medium and the at least one working medium receiving space an interruption device for a working medium flow is arranged. By doing so leaves It can easily achieve that a given minimum Liquid level and a predetermined maximum liquid level not fallen below or exceeded becomes.
Insbesondere ist mittels der Unterbrechungseinrichtung ein Flüssigkeits-Füllstand in dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum steuerbar und/oder regelbar. Beispielswiese ist über entsprechende Ansteuerung der Unterbrechungseinrichtung ein Verdrängen von flüssigem Arbeitsmedium aus dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum erlaubt, wenn dieser mit dampfförmigem Arbeitsmedium beladen wird. Im umgekehrten Falle des Entladens ist insbesondere eine Befüllung des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums mit flüssigem Arbeitsmedium aus dem Reservoir ermöglicht.Especially is by means of the interruption device, a liquid level in the at least one Working medium receiving space controlled and / or regulated. example meadow is about appropriate Control of the interruption device a displacement of liquid Working medium from the at least one working medium receiving space allowed, if this with vaporous working medium is loaded. In the reverse case of unloading is particular a filling the at least one working medium receiving space with liquid working medium out of the reservoir.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform ist dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum mindestens ein Schwimmer zur Ermittlung eines Flüssigkeits-Füllstands zugeordnet. Dadurch lässt sich beispielsweise auf einfache Weise überwachen, ob ein minimaler Flüssigkeits-Füllstand oder ein maximaler Flüssigkeits-Füllstand erreicht wird. Der Schwimmer kann beispielsweise in die Unterbrechungseinrichtung integriert sein, indem ein Schwimmerventil eingesetzt wird.at a structurally simple embodiment the at least one working medium receiving space is at least one Float assigned to determine a liquid level. Thereby let yourself for example, to easily monitor whether a minimum Liquid level or a maximum liquid level is reached. The float, for example, in the interruption device be integrated by a float valve is used.
Es ist eine Bypass-Leitung für die Unterbrechungseinrichtung vorgesehen, an welcher eine Rückschlageinrichtung angeordnet ist. Über die Bypass-Leitung lässt sich auch bei Unterbrechung des Arbeitsmedium-Flusses durch die Unterbrechungseinrichtung eine Flutung des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums mit flüssigem Arbeitsmedium erreichen; diese umgeht über die Bypass-Leitung die Unterbrechungseinrichtung. Über die Rückschlageinrichtung wird verhindert, dass über die Bypass-Leitung flüssiges Arbeitsmedium aus dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum abfließen kann. Dadurch lässt sich beispielsweise auch eine Entladung von dampfförmigem Arbeitsmedium durchführen, wenn ein minimaler Füllstand unterschritten ist.It is a bypass line for the interruption device is provided, on which a check-back device is arranged. about the bypass line leaves even with interruption of the working medium flow through the Interruption device flooding of the at least one working medium receiving space with liquid Reach working medium; this bypasses the bypass line the Interrupting device. About the check facility will prevent over the Bypass pipe liquid Working medium from the at least one working medium receiving space flow away can. By doing so leaves For example, a discharge of vaporous working medium carry out, if a minimum level is fallen below.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform umfasst die Unterbrechungseinrichtung mindestens ein Ventil. Die Unterbrechungseinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch weitere Elemente wie einen Flüssigkeitsabscheider oder eine Rückschlagklappe umfassen.at a structurally simple embodiment the interruption device comprises at least one valve. The Interrupt device may alternatively or additionally also other elements such as a liquid separator or a non-return valve include.
Es ist ferner günstig, wenn der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum in fluidwirksamer Verbindung mit einem Reservoir für dampfförmiges Arbeitsmedium steht. Es lässt sich dadurch eine Druckbeaufschlagung des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums erreichen, über welche ein Überlaufen mit flüssigem Arbeitsmedium verhinderbar ist. Die fluidwirksame Verbindung kann beispielsweise durch ein Ventil unterbrechbar sein.It is also cheap if the at least one working medium receiving space is more fluid-effective Connection with a reservoir for vaporous Working medium is. It leaves thereby pressurizing the at least one working medium receiving space reach over which an overflow with liquid Working medium is preventable. The fluid-effective connection can be interrupted for example by a valve.
Günstig ist es, wenn ein Anschluss des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums an das mindestens eine Reservoir für dampfförmiges Arbeitsmedium bezogen auf die Schwerkraftrichtung an oder in der Nähe eines oberen Endes des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums oder einer Verteil-/Sammeleinrichtung angeordnet ist. Dadurch lässt sich aufgrund der "natürlichen" Druckdifferenz, die insbesondere durch die höhere Temperatur von zugeführtem dampfförmigen Arbeitsmedium bewirkt wird, eine Füllstandssteuerung bzw. Füllstandsregelung erreichen, ohne dass zusätzliche Hilfsenergiequellen wie Pumpen vorgesehen werden müssen.Cheap is it, if a connection of the at least one working medium receiving space related to the at least one reservoir for vaporous working medium in the direction of gravity at or near an upper end of the at least one a working medium receiving space or a distribution / collection device is arranged. By doing so leaves due to the "natural" pressure difference, in particular by the higher one Temperature of supplied vaporous Working medium is effected, a level control or level control reach without additional auxiliary power sources as pumps must be provided.
Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Reservoir für dampfförmiges Arbeitsmedium an einem Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium positioniert ist und insbesondere eine fluidwirksame Verbindung vorliegt. Beispielsweise ist ein entsprechender Dampfaufnahmeraum oberhalb eines Aufnahmeraums für flüssiges Arbeitsmedium angeordnet. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Füllstandssteuerung bzw. Füllstandsregelung über die Druckdifferenz erreichen.It it can be provided that the at least one reservoir for vaporous working medium at a reservoir for liquid Working medium is positioned and in particular a fluid-effective connection is present. For example, there is a corresponding vapor receiving space above a recording room for liquid Working medium arranged. This can be done easily a level control or level control via the pressure difference to reach.
Ferner günstig ist es, wenn zwischen dem mindestens einen Reservoir für dampfförmiges Arbeitsmedium und dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum eine Unterbrechungseinrichtung für den Arbeitsmedium-Fluss angeordnet ist. Über die Unterbrechungseinrichtung lässt sich auf einfache Weise der Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium steuern bzw. regeln. Insbesondere wird durch die Unterbrechungseinrichtung der Arbeitsmedium-Fluss unterbrochen, wenn ein maximaler Flüssigkeits-Füllstand erreicht ist.It is also advantageous if between the at least one reservoir for vaporous working medium and the at least one Arbeitsme Dium-receiving space is arranged a breaker for the working medium flow. About the interruption device can be easily control or regulate the level of liquid working medium. In particular, the working medium flow is interrupted by the interrupting device when a maximum liquid level has been reached.
Günstig ist es, wenn mittels der Unterbrechungseinrichtung ein Flüssigkeits-Füllstand im mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum steuerbar und/oder regelbar ist. Die entsprechende Steuerung bzw. Regelung lässt sich auf einfache Weise durchführen.Cheap is it, if by means of the interruption device, a liquid level in at least one Working medium receiving space is controllable and / or regulated. The appropriate control or regulation can be carried out in a simple manner.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform umfasst die Unterbrechungseinrichtung mindestens ein Ventil.at a structurally simple embodiment the interruption device comprises at least one valve.
Günstigerweise weist der mindestens eine Arbeitsmedium-Aufnahmeraum einen Einlass/Auslass für dampfförmiges Arbeitsmedium und einen getrennten Einlass/Auslass für flüssiges Arbeitsmedium auf. Der Einlass/Auslass für dampfförmiges Arbeitsmedium dient zum Einkoppeln von dampfförmigen Arbeitsmedium zu dessen Speicherung (beim Beladen) und zum Auskoppeln von dampfförmigem Arbeitsmedium beim Entladen. Der Einlass/Auslass für flüssiges Arbeitsmedium dient zur Auskopplung von flüssigem Arbeitsmedium, um den Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium insbesondere beim Beladen mit dampfförmigem Arbeitsmedium zu verringern. Er dient ferner als Einlass für flüssiges Arbeitsmedium, um den Füllstand für das Entladen von dampfförmigem Arbeitsmedium zu erhöhen.conveniently, the at least one working fluid receiving space has an inlet / outlet for vaporous working medium and a separate inlet / outlet for liquid working fluid. Of the Inlet / outlet for vaporous Working medium is used for coupling of vaporous working medium to the Storage (when loading) and for decoupling of vaporous working medium when discharging. The inlet / outlet for liquid working medium is used for decoupling of liquid Working fluid to the level on liquid Working medium, especially when loading with vaporous working medium to reduce. It also serves as an inlet for liquid working medium to the level for the Discharge of vaporous Increase working medium.
Günstigerweise sind der Einlass/Auslass für dampfförmiges Arbeitsmedium und der Einlass/Auslass für flüssiges Arbeitsmedium an gegenüberliegenden Enden des mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraums angeordnet. Dadurch lässt sich der Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium auf optimierte Weise anpassen, ob ein Beladungsvorgang mit dampfförmigem Arbeitsmedium oder ein Entladungsvorgang von dampfförmigem Arbeitsmedium vorliegt.conveniently, are the inlet / outlet for vaporous working medium and the inlet / outlet for liquid Working medium on opposite Ends of the at least one working medium receiving space arranged. By doing so leaves the level on liquid Optimize working medium in an optimized way, whether a loading process with vaporous Working medium or a discharge process of vaporous working medium is present.
Bei einer Ausführungsform ist zwischen dem mindestens einen Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium und dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum mindestens eine Pumpe angeordnet.at an embodiment is between the at least one reservoir for liquid working medium and the at least one working medium receiving space at least one pump arranged.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchem sich auf optimierte Weise dampfförmiges Arbeitsmedium speichern lässt.Of the Invention is also based on the object, a method of the initially to provide said type, by means of which in an optimized manner vaporous Save working medium.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Wärme-Speichermedium thermisch an den Arbeitsmedium-Aufnahmeraum angekoppelt ist und dass die Kondensation von dampfförmigem Arbeitsmedium und die Verdampfung von flüssigem Arbeitsmedium an einer Trennwand zwischen dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum und dem Speichermedium erfolgt, wobei der Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium in dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum über die Druckdifferenz zwischen dem in dem mindestens einen Arbeitsmedium-Aufnahmeraum und dem in einem Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium herrschenden Druck gesteuert wird.These Task is inventively characterized solved, that a heat storage medium is thermal is coupled to the working fluid receiving space and that the condensation of vaporous Working medium and the evaporation of liquid working medium at one Partition wall between the working medium receiving space and the storage medium takes place, the level on liquid Working medium in the at least one working medium receiving space on the Pressure difference between in the at least one working medium receiving space and in a reservoir for liquid working medium controlling pressure is controlled.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dampfspeichervorrichtung erläuterten Vorteile auf.The inventive method has the already in connection with the vapor storage device according to the invention explained Advantages.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dampfspeichervorrichtung erläutert.Further advantageous embodiments the method according to the invention were also already in connection with the vapor storage device according to the invention explained.
Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf der erfindungsgemäßen Dampfspeichervorrichtung durchführen.Especially let yourself the inventive method on the vapor storage device according to the invention carry out.
Günstig ist es, wenn der Flüssigkeits-Füllstand im Arbeitsmedium-Aufnahmeraum abhängig davon eingestellt wird, ob eine Beladung mit dampfförmigem Arbeitsmedium oder eine Entladung von dampfförmigem Arbeitsmedium erfolgt. Dadurch lässt es sich gewährleisten, dass sowohl bei der Kondensation als auch beim Sieden von Arbeitsmedium eine hoher Wärmeübergangskoeffzient für den Wärmeübergang an bzw. vom Speichermedium vorliegt.Cheap is it if the liquid level is set in the working fluid receiving space depending on whether a loading with vapor Working medium or a discharge of vaporous working medium takes place. By doing so leaves make sure that both in the condensation and the boiling of working medium a high heat transfer coefficient for the Heat transfer is present on or from the storage medium.
Der Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium in dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum wird gesteuert und/oder geregelt, um optimierte Beladungs- bzw. Entladungsverhältnisse zu realisieren.Of the level on liquid Working medium in the working medium receiving space is controlled and / or regulated to optimized loading or discharge conditions to realize.
Die Wärme im Speichermedium kann sensibel und/oder latent gespeichert werden. Bei der Speicherung von latenter Wärme lässt sich die Beladung und Entladung isotherm durchführen.The Heat in Storage medium can be stored sensitively and / or latently. When storing latent heat, the loading and unloading can be perform isothermally.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Arbeitsmedium-Aufnahmeraum mit einem Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium in fluidwirksamer Verbindung steht. Dadurch lässt sich der Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium in dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum anpassen, um so wiederum sowohl beim Sieden als auch beim Kondensieren einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten zu erhalten.All it is particularly advantageous if the working medium receiving space with a reservoir for liquid Working fluid is in fluid effective connection. This can be done the level on liquid Adjust working fluid in the working fluid receiving space so as to Again, both boiling and condensing a high Heat transfer coefficient to obtain.
Insbesondere wird zur Steuerung und/oder Regelung des Füllstands an flüssigem Arbeitsmedium im Arbeitsmedium-Aufnahmeraum eine Verbindung zwischen dem Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium und dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum unterbrochen und wieder hergestellt. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Optimierung des Wärmeübergangskoeffizienten erreichen.In particular, a connec to control and / or regulating the level of liquid working fluid in the working medium receiving space interrupted and restored between the reservoir for liquid working medium and the working medium receiving space. As a result, an optimization of the heat transfer coefficient can be achieved in a simple manner.
Es ist vorgesehen, dass zum Beladen mit dampfförmigem Arbeitsmedium die Verbindung hergestellt ist oder wird, bis ein minimaler Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium erreicht wird. Dadurch kann flüssiges Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum in das Reservoir für flüssiges Arbeitsmedium strömen, um die Kondensation von dampfförmigem Arbeitsmedium an der Trennwand zwischen dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum und dem Speichermedium zu ermöglichen.It is provided that for loading with vaporous working medium, the compound is manufactured or is, until a minimum level of liquid working medium is reached. This can be liquid Working fluid from the working medium-receiving space in the reservoir for liquid working medium stream, to the condensation of vapor Working fluid on the partition wall between the working fluid receiving space and to enable the storage medium.
Es ist ferner vorgesehen, dass bei Erreichen des minimalen Füllstands die Verbindung unterbrochen wird. Dadurch wird verhindert, dass der Arbeitsmedium-Aufnahmeraum "leerläuft".It is further provided that upon reaching the minimum level the connection is interrupted. This will prevent that the working fluid receiving space "idles".
Ferner günstig ist es, wenn zum Entladen die Verbindung hergestellt ist oder wird. Dadurch kann flüssiges Arbeitsmedium aus dem Reservoir in den Arbeitsmedium-Aufnahmeraum nachfließen und dort sieden, um dampfförmiges Arbeitsmedium herzustellen, welches entnommen werden kann.Further Cheap it is when the connection is or is made for unloading. This can be liquid Working medium from the reservoir into the working medium receiving space flow back and simmer there to vapor Make working medium, which can be removed.
Günstigerweise wird bei Erreichen eines maximalen Füllstands die Verbindung unterbrochen, um einen Überlauf mit flüssigem Arbeitsmedium zu verhindern.conveniently, If the maximum level is reached, the connection is interrupted, an overflow with liquid To prevent working medium.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Arbeitsmedium-Aufnahmeraum mit einem Reservoir für dampfförmiges Arbeitsmedium verbunden ist oder wird. Dadurch ergibt sich über eine Druckdifferenzsteuerung eine einfache Steuerbarkeit bzw. Regelbarkeit des Füllstands an flüssigem Arbeitsmedium in dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum.It can also be provided that the working medium-receiving space with a reservoir for vaporous working medium is connected or becomes. This results in a pressure difference control a simple controllability or controllability of the level on liquid Working fluid in the working fluid receiving space.
Insbesondere ist zur Steuerung und/oder Regelung des Füllstands an flüssigem Arbeitsmedium im Arbeitsmedium-Aufnahmeraum eine fluidwirkame Verbindung zwischen dem Reservoir für dampfförmiges Arbeitsmedium und dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum unterbrechbar und wiederherstellbar. Dadurch ergibt sich eine einfache Steuerbarkeit und/oder Regelbarkeit.Especially is for controlling and / or regulating the level of liquid working medium in the working medium receiving space a fluidwirkame connection between the reservoir for vaporous working medium and the working medium receiving space interruptible and recoverable. This results in a simple controllability and / or controllability.
Günstig ist es, wenn die Verbindung beim Beladen mit dampfförmigem Arbeitsmedium unterbrochen ist oder wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das dampfförmige Arbeitsmedium vollständig in den Arbeitsmedium-Aufnahmeraum eingekoppelt wird.Cheap is it, when the connection is interrupted when loaded with vaporous working medium is or will. This will ensure that the vaporous working medium Completely into the working medium reception room is coupled.
Ferner ist es günstig, wenn die Verbindung beim Entladen von dampfförmigem Arbeitsmedium unterbrochen ist oder wird, bis ein maximaler Füllstand erreicht wird. Dadurch ist gewährleistet, dass gespeichertes dampfförmiges Arbeitsmedium vollständig einer Anwendung zuführbar ist.Further is it cheap when the connection is interrupted during discharge of vaporous working medium is or will be until a maximum level is reached. Thereby is guaranteed that stored vapor Working medium completely an application supplied is.
Vorteilhafterweise wird bei Erreichen des maximalen Füllstands an flüssigem Arbeitsmedium die Verbindung hergestellt. Dadurch wird eine Druckdifferenz erreicht, welche dafür sorgt, dass kein Überlaufen an flüssigem Arbeitsmedium erfolgt.advantageously, when reaching the maximum level of liquid working fluid the Connected. This achieves a pressure difference which one for that ensures that no overflowing on liquid Working medium takes place.
Bei einer konstruktiv günstigen Ausführungsform wird ein Füllstand an flüssigem Arbeitsmedium im Arbeitsmedium-Aufnahmeraum mittels eines Schwimmers ermittelt. Die Füllstandsermittlung lässt sich dadurch auf einfache Weise und insbesondere automatisierte Weise durchführen. Beispielsweise ist der Schwimmer Teil eines Schwimmerventils, so dass eine Steuerbarkeit bzw. Regelbarkeit des Flüssigkeits-Füllstands auf einfache Weise durchführbar ist.at a structurally favorable embodiment becomes a level on liquid Working medium in the working medium receiving space by means of a float determined. The level determination let yourself thereby in a simple way and in particular automated way carry out. For example, the float is part of a float valve, so that a controllability or controllability of the liquid level in a simple manner is feasible.
Das dampfförmige Arbeitsmedium wird in dem Arbeitsmedium-Aufnahmeraum insbesondere unter Druck gespeichert.The vaporous Working medium is in the working medium-receiving space in particular under Print saved.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawing of the closer explanation the invention. Show it:
Ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Dampfspeichervorrichtung,
welches in den
Die
Druckbehälter
Die
jeweiligen Achsen
Die
Dampfspeichereinrichtung
Das
Speichermedium
Bei
dem in den
Bei dem Speichermedium kann es sich um ein Speichermedium für sensible und/oder latente Wärme handeln. Als Speichermedien für latente Wärme können Phasenwechselmedien eingesetzt werden wie technische Salze und eutektische Mischungen von technischen Salzen als Beispiele für anorganische Materialien. Mögliche Speichermedien sind beispielsweise Lithiumnitrat (LiNO3), Lithiumchlorid (LiCl), Kaliumnitrat (KNO3), Kaliumnitrid (KNO2), Natriumnitrat (NaNO3), Natriumnitrid (NaNO2) oder Calciumnitrat (Ca(NO3)2). Ein Beispiel für ein organisches Phasenwechselmedium, das als Speichermedium eingesetzt werden kann, ist Pentaerythritol.The storage medium may be a storage medium for sensible and / or latent heat. As storage media for latent heat phase change media can be used as technical salts and eutectic mixtures of technical salts as examples of inorganic materials. Possible storage media are, for example, lithium nitrate (LiNO 3 ), lithium chloride (LiCl), potassium nitrate (KNO 3 ), potassium nitrate (KNO 2 ), sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium nitrite (NaNO 2 ) or calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 ). An example of an organic phase change medium which can be used as a storage medium is pentaerythritol.
Den
Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen
Die
Einlässe/Auslässe
Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Verteil-/Sammeleinrichtung
Der
Dampfspeichereinrichtung
Durch
die Leitung
Bei
dem in den
An
der Leitung
Einem
oder mehreren Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen
Der
Schwimmer
Der
Schwimmer
Der
Dampfspeichereinrichtung
Das
Reservoir
Das
Reservoir
Die
Unterbrechungseinrichtung
Der
Schwimmer
Die
Dampfspeichervorrichtung
Beim
Beladen der Dampfspeichereinrichtung
Durch das Hineinströmen von
flüssigem
Arbeitsmedium in dem Reservoir
When loading the steam storage device
By the inflow of liquid working medium in the reservoir
Bei
Erreichen eines vorgegebenen minimalen Füllstands an flüssigem Arbeitsmedium
in den Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen
Das
heiße
dampfförmige
Arbeitsmedium, welches in die Arbeitsmedium-Aufnahmeräume
Beim
Entladen von dampfförmigem
Arbeitsmedium, wie in
Durch
das Herausströmen
von flüssigem
Arbeitsmedium aus dem Reservoir
Das
flüssige
Arbeitsmedium kann über
die Trennwände
Wärme aus
dem Speichermedium
Wenn
als Speichermedium
Durch
die erfindungsgemäße Lösung lässt sich
der Füllstand
an flüssigem
Arbeitsmedium in den Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen
Das
Füllen
und Entleeren der Arbeitsmedium-Aufnahmeräume
Durch
die Unterbrechungseinrichtung
Die
Dampfspeichervorrichtung
Die
Unterbrechungseinrichtungen
Die
erfindungsgemäße Dampfspeichervorrichtung
Weitere
Anwendungsmöglichkeiten
sind solarthermische Kraftwerke, die als Prozessmedium Arbeitsmedium-Dampf
verwenden. Möglich
ist beispielsweise auch ein Einsatz als Pufferspeichervorrichtung
bei Dampfheizanlagen in der Gebäudetechnik.
Es ist beispielsweise auch möglich,
die erfindungsgemäße Dampfspeichervorrichtung
Das Arbeitsmedium ist entsprechend für die Anwendung ausgewählt. Beispielsweise ist das Arbeitsmedium bei einer Dampfheizanlage in der Gebäudetechnik Wasser.The Working medium is accordingly for the application is selected. For example, the working fluid in a steam heating system in of building technology Water.
Ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Dampfspeichervorrichtung,
welches in
Im
Unterschied zu der Dampfspeichervorrichtung
An
der Bypass-Leitung
Die
Dampfspeichervorrichtung
Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel,
welches in der
Die
Verteil-/Sammeleinrichtung
Die
Arbeitsmedium-Aufnahmeräume
Von
der Verteil-/Sammeleinrichtung
Ansonsten
funktioniert die Dampfspeichervorrichtung
Bei
einem vierten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Dampfspeichervorrichtung,
welches in
Diese
Dampfspeichereinrichtung
Eine
Unterbrechungseinrichtung
Die
Dampfspeichervorrichtung
Die
Dampfspeichervorrichtung
Bei
einem fünften
Ausführungsbeispiel,
welches in
Die
Arbeitsmedium-Aufnahmeräume
Ferner
ist in dem Druckbehälter
Das
Speichermedium
Den
Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen
Ferner
ist in dem Druckbehälter
Die
Verteil-/Sammeleinrichtung
An
einer Leitung
Die
Dampfspeichervorrichtung
Bei
einem sechsten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Dampfspeichervorrichtung, welches
in
Mit
dem Reservoir
Zwischen
der Verteil-/Sammeleinrichtung
Die
Arbeitsmedium-Aufnahmeräume
Speichermedium
An
der Leitung
Die
Dampfspeichervorrichtung
Der
Füllstand
an flüssigem
Arbeitsmedium wird in den Arbeitsmedium-Aufnahmeräumen
Ansonsten
funktioniert die Dampfspeichervorrichtung
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |