NL8501039A

NL8501039A - Werkwijze voor het bedrijven van een absorptiewarmtepomp of koelinrichting, alsmede absorptiewarmtepomp of -koelinrichting.

Info

Publication number: NL8501039A
Application number: NL8501039A
Authority: NL
Original assignee: Tno
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1986-11-03
Also published as: EP0198539B1; ATE48030T1; DE3666974D1; US4691525A; JPS61280357A; EP0198539A1

Description

NO 32.709 1 - Werkwijze voor het bedrijven van een absorptiewarmtepcmp of koelinrichting, alsmede absorptiewarmteparp of -koelinrichting -

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van een absorptiewarmtepomp of -koelinrichting, ten minste bestaande uit een kringloop van een koudemiddel en een kringloop van een koudemiddel bevattende oplossing met een generator voor het uitdampen van koudemiddel 5 uit de oplossing onder toevoer van warmte bij relatief hoge temperatuur, een condensor voor het condenseren van koudemiddel onder afgifte van warmte op een middelbaar temperatuumiveau, een verdamper voor het verdanpen van koudemiddel onder opname van warmte uit een relatief koude warmtebron, een warmtewisselaar voor het overdragen van warmte van de uit 10 de condensor afkomstige vloeistof naar de uit de verdamper afkomstige koudemiddeldamp/-vloeistof, een absorbeerinrichting (absorber) voor het absorberen van koudemiddeldamp in de oplossing onder afgifte van warmte op een middelbaar temperatuumiveau en middelen voor het doen circuleren van de oplossing resp, voor het handhaven van de druk.

15 Een dergelijke werkwijze is bekend uit Plank, R., "Handbuch der

Kaltetechnik" (1959), deel VII, in het bijzonder blz. 10-19. In de hierin beschreven inrichting kan een warmtewisselaar, ook wel nakoeler, naver-dairper of vloeistofkoeler genoemd, zijn opgenomen, waarin uit de condensor afkomstig condensaat afkoelt door damp te verwarmen en eventueel meege-20 voerde vloeistof te verdanpen. De werking van deze warmtewisselaar is beschreven op blz. 13 resp. blz. 182-188 van de bovengenoemde literatuur-plaats. In een inrichting van het in de aanhef beschreven type is het gewenst het via een smoororgaan aan de verdamper toegevoerd koudemiddel-debiet (DeXp) optimaliserend te regelen teneinde het vermogen van de 25 inrichting te vergroten. Dit vermogen is bij een warmtepomp het afgegeven vermogen bij gelijkblijvend generatorvermogen en bij een koelinrichting het verdanpervermogen (koelvermogen) bij gelijkblijvend generatorvermogen.

Gevonden werd nu dat het genoemde vermogen van de inrichting kan worden vergroot bij toepassing van een werkwijze van het in de aanhef 30 beschreven type, die is gekenmerkt, doordat men het koudemiddeldebiet zodanig regelt, dat het temperatuurverschil Δ tw tussen de de warmtewisselaar aan de condensorz ij de intredende vloeistof (t-]) en de de warmtewisselaar aan de absorberzijde uittredende vloeistof/damp (t4) in ί* ~ .* .s rt - λ J l o 5 - Ê NO 32.709 2 aanzienlijke mate overeenkomt met het temperatuurverschil tfc tussen de de warmtewisselaar aan de verdamperzijde uittredende vloeistof (t2) en de de warmtewisselaar aan de verdamperzijde intredende vloeistof/damp (t3).

5 Deze regeling wordt in het onderstaande aangeduid als vier-tenpera- turenregelingVolgens de vier-tenperaturenregeling van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de warmteverhouding van de warmtepomp, d.w.z. het quotiënt van het afgegeven vermogen en het aan de generator toegevoerde vermogen respectievelijk de koudefactor van de koelinrichting, d.w.z. het 10 quotiënt van het in de verdamper opgenomen vermogen en het aan de generator toegevoerde vermogen, in aanzienlijke mate vergroot, met name als de temperatuur van een of meer van de warmtebronnen en/of de (diverse) afgiftetemperatuur sterk variëren. Hiertoe wordt het koudemiddeldebiet zodanig geregeld dat het verschil (&Qt) tussen &tw (=t-]-t4) en At^ 15 (=t2~t3) bij voorkeur ongeveer 0, in het bijzonder ten hoogste plus of min 10 K bedraagt.

In de onderhavige beschrijving wordt onder warmtebron elk medium verstaan, waaruit warmte kan worden opgenomen, bijv. lucht, grond, water (zowel stromend als stilstaand), levensmiddelen, 20 Om de warmtepomp of de koelinrichting stabiel te laten werken wordt het koudemiddeldebiet bij voorkeur tevens geregeld aan de hand van het verschil (&t) tussen de temperatuur (¾) van de warmtebron en de temperatuur (1¾) van de verdamper. Het verdient de voorkeur de vier-ternpera-turenregeling in cascade met de regeling op basis van tfc-to toe te 25 passen, zodat de gewenste waarde van de laatste geoptimaliseerd wordt. In het geval dat de warmtebron lucht is en de verdarapertemperatuur lager dan 0°C is, is het voordelig, wanneer het aanvangsmoment van ontdooien van de op de verdamper aangegroeide rijp eveneens wordt bepaald op grond van At resp. Ajüt.

30 De uitvinding heeft tevens betrekking op een absorptiewarmtepomp of -koelinrichting, ten minste bestaande uit een kringloop van een koude-middel en een kringloop van een koudemiddel bevattende oplossing met een generator voor het uitdairpen van koudemiddel uit de oplossing onder toevoer van warmte bij relatief hoge temperatuur, een condensor voor het 35 condenseren van koudemiddel onder afgifte van warmte op een middelbaar temperatuurniveau, een verdamper voor het verdampen van koudemiddel onder opname van warmte uit een relatief koude warmtebron, een warmtewisselaar voor het overdragen van warmte van de uit de condensor afkomstige vloei- 850 1 0 39

V

NO 32.709 3 stof naar de uit de verdamper afkomstige koudemiddeldamp/-vloeistof, een absorbeerinrichting (absorber) voor het absorberen van koudemiddeldamp in de oplossing onder afgifte van warmte op een middelbaar temperatuumiveau en middelen voor het doen circuleren van de oplossing resp. voor het 5 handhaven van de druk, die is gekenmerkt, doordat bij de ingangen resp. uitgangen van de warmtewisselaar in of qp de vier leidingen of daarmee verbonden organen temperatuurvoelers zijn aangebracht, die via een regel-orgaan zijn verbonden met een regelbare afsluiter (smoororgaan), waarmee de toevoer van het koudemiddel naar de verdamper wordt geregeld.

10 De uitvinding heeft voorts betrekking op een inrichting van het hierboven beschreven type, waarbij zowel ter plaatse van de warmtebron als in de verdanper of in de nabijheid daarvan temperatuurvoelers zijn aangebracht, die via een regelorgaan zijn verbonden met de regelbare afsluiter die de toevoer naar de verdamper regelt. Deze regeling op grond 15 van temperatuurvoelers ter plaatse van de warmtebron en in of in de nabijheid van de verdanper is bij voorkeur in cascade geschakeld met de regeling op grond van de vier tenperatuurvoelers ter plaatse van de ingangen resp. uitgangen van de warmtewisselaar, waarbij de laatstgenoemde regeling de gewenste waarde van de eerstgenoemde optimaliseert.

20 Voor een effectieve werking van de vier-temperaturenregeling volgens de uitvinding is het gewenst, dat de vloeistofzijde van de warmtewisselaar voortdurend geheel met vloeistof is gevuld.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen.

25 In fig. 1 is een continu werkende absorptiewarmtepomp, die volgens de uitvinding kan worden bedreven, schematisch weergegeven. De componenten zijn zoveel mogelijk gerangschikt in een ρ,Τ-diagram, waaruit duidelijk blijkt waar de druk resp. de temperatuur relatief hoog of laag is- In de generator (1) wordt door warmtetoevoer Qg koudemiddel uit de 30 oplossing van koudemiddel en oplosmiddel gedreven. De generator (1) kan zijn voorzien van een rectificeerinrichting (2), waarin de koudemiddeldamp wordt bevrijd van tenminste een deel van het tevens verdampte oplosmiddel en de vrijgekomen warmte Qj wordt afgevoerd. De koudemiddeldamp wordt via leiding (3) naar condensor (4) geleid, waar de damp condenseert en de 35 warmte Qe wordt afgevoerd. De uit condensor (4) afkomstige vloeistof wordt via leiding (5) naar warmtewisselaar (6) geleid en de af gekoelde vloeistof verlaat warmtewisselaar (6) via leiding (7). Warmtewisselaar (6) wordt ook wel naverdarper, vloeistofkoeler of nakoeler genoemd. In leiding 85 0 1 0 39 NO 32.709 4 (7) is voor een verdamper (9) een smoororgaan (8) aangebracht. De koude-middelvloeistof verdampt tenminste gedeeltelijk in verdamper (9) en neemt warmte uit de warmtebron op (Qq) . Het vloeistof-dampmengsel verlaat verdanper (9) via leiding (10) en komt terecht in warmtewisselaar (6), die via leiding (11) is verbonden met absorptie-inrichting (12). In deze absorptie-inrichting wordt het koudemiddel onder afgifte van warmte Qa geabsorbeerd in de oplossing, die via leiding (15) vanuit generator (1) wordt toegevoerd. In leiding (15) is een smoororgaan (16) aangebracht. Met behulp van oplossingspomp (13) wordt de oplossing via leiding (14) naar generator (1) geleid.

In fig. 2 wordt een deel van de inrichting volgens fig. 1 vergroot weergegeven. In deze figuur betékent 0¾ resp. Atw het verschil tussen t2 en tg resp. t-| en t4. AAt is het verschil tussen &tw en At^ en is verrassenderwijs een uiterst geschikt signaal voor een optimale verdamperregeling.

In fig. 3a en b zijn blokschana's van de volgens de uitvinding toepasbare regelstrategieën weergegeven. De hierin gebruikte symbolen, voorzover nog niet eerder toegelicht, hebben de volgende betekenis: r ingestelde waarde ζ, verschil tussen gemeten en ingestelde waarde.

De inrichting volgens de uitvinding kan worden bedreven met in dergelijke inrichtingen gebruikelijke stofparen, bijvoorbeeld ammoniak-water. Het koudemiddel hoeft niet geheel zuiver te zijn en kan nog een kleine hoeveelheid oplosmiddel bevatten. Ms verdamper wordt volgens de onderhavige uitvinding een doorstroanverdamper, bijvoorbeeld een slangenverdamper gebruikt, waaruit eventueel onverdampt koudemiddel door de dampstroom wordt meegevoerd.

De toepassing van het principe volgens de uitvinding is niet beperkt tot de in fig. 1 weergegeven inrichting en kan in een absorptiewarmtepomp of -koelinrichting van elk type worden toegepast.

85 0 1 0 3 S

Claims

1. Werkwijze voor het bedrijven van een absorptiewarmtepoirp of -koel-inrichting, ten minste bestaande uit een kringloop van een koudemiddel en een kringloop van een koudemiddel bevattende oplossing met een generator voor het uitdampen van koudemiddel uit de oplossing onder toevoer van 5 warmte bij relatief hoge teirperatuur, een condensor voor het condenseren van koudemiddel onder afgifte van warmte op een middelbaar tanperatuur-niveau, een verdamper voor het verdampen van koudemiddel aider opname van warmte uit een relatief koude warmtebron, een warmtewisselaar voor het overdragen van warmte van de uit de condensor afkomstige vloeistof naar de 10 uit de verdamper afkomstige koudemiddeldanp/-vloeistof een absorbeer- inrichting (absorber) voor het absorberen van koudemiddeldanp in de oplossing bij middelbaar temperatuumiveau en middelen voor het doen circuleren van de oplossing resp. voor het handhaven van de druk, met het kenmerk, dat men het koudemiddeldebiet zodanig regelt, dat het temperatuurverschil 15 tussen de de warmtewisselaar aan de condensorzijde intredende vloeistof (ti) en de de warmtewisselaar aan de absorberzijde uittredende vloeistof/damp (t4> in aanzienlijke mate overeenkomt met het temperatuurverschil Atfc tussen de de warmtewisselaar aan de verdamperzijde uittredende vloeistof (t2) en de de warmtewisselaar aan de verdamper-20 zijde intredende vloeistof/damp (f3).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het koudemiddeldebiet zodanig regelt, dat het verschil (üüt) tussen t-]-t4 en t2~t3 ongeveer 0 en ten hoogste plus of min 10 K bedraagt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men de 25 regeling van het koudemiddeldebiet tevens laat afhangen van het verschil &t) tussen de temperatuur van de warmtebron (¾) en die van de verdamper (1¾).

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat men het aanvangsmoment van ontdooien instelt aan de hand van t (=¾-¾) 30 resp.Mt (={t-|-t4) - (t2-t3) =^¾^¾).

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat men de vloeistofzijde van de warmtewisselaar voortdurend geheel gevuld houdt met vloeistof. 8501039 / NO 32.709 6

6. Absorptiewarmtepomp of -koelinrichting, ten minste bestaande uit een kringloop van een koudemiödel en een kringloop van een koudemiddel bevattende oplossing met een generator voor het uitdampen van koudemiddel uit de oplossing onder toevoer van warmte bij relatief hoge temperatuur, een condensor voor het condenseren van koudemiddel onder afgifte van 5 warmte op een middelbaar temperatuumiveau, een verdamper voor het verdampen van koudemiddel onder opname van warmte uit een relatief koude warmtebron, een warmtewisselaar voor het overdragen van warmte van de uit de condensor afkomstige vloeistof naar de uit de verdamper afkomstige koudemiddeldanp/-vloeistof, een absorbeerinrichting (absorber) voor het 10 absorberen van koudemiddeldamp in de oplossing onder afgifte van warmte op een middelbaar temperatuumiveau en middelen voor het doen circuleren van de oplossing resp, voor het handhaven van de druk, met het kenmerk, dat bij de ingangen resp. uitgangen van de warmtewisselaar in of op de vier leidingen of daarmee verbonden organen temperatuurvoelers zijn aange-15 bracht, die via een regelorgaan zijn verbonden met een regelbare afsluiter, waarmee de toevoer van het koudemiddel naar de verdamper wordt geregeld.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat zich zowel op de plaats van de warmtebron als in of in de nabijheid van de verdamper 20 temperatuurvoelers bevinden, die via een regelorgaan zijn verbonden met afsluiter (8), die de toevoer naar de verdamper regelt.

8., Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de regeling met de temperatuurvoelers op de plaats van de warmtebron en in of in de nabijheid van de verdamper in cascade is geschakeld met de regeling 25 met de vier temperatuurvoelers in of op de leidingen of de daarmee verbonden organen bij de warmtewisselaar. •k'kkk ‘k -k-kxkk 8501033