Energiagazdálkodás, 1990 (31. évfolyam, 1-12. szám)

1990-01-01 / 1. szám

5. A téma további fejlődése E probléma megoldására már régóta alkalmaz­zák a hagyományos hőszivattyúk többfokozatú változatait. Különösen alkalmas erre a feladatra a hibrid hőszivattyú. Ennek munkaközege ugyanis változó hőmérsékleten párolog el és kondenzáló­­dik, ezért jól illeszthető a változó hőmérsékletű külső közegekhez. A jó illeszkedés megvalósításá­nak természetesen egyik alapkövetelménye az, hogy a hőcserélők kivitele minél jobban megkö­zelítse a tökéletes ellenáramot. 4. Az Osenbru­ck/körfolyamat Az első ismert utalás a hibrid hőszivattyúk (vagy hűtőgépek) témakörébe tartozó műszaki megoldásra Osenbrück szabadalma 1895-ből [1]. (Feltehetőleg ennek is voltak előzményei, hiszen ez nem a lehetséges legegyszerűbb kapcsolás, de ezeket nem sikerült feltárnunk.) Érdekes, hogy a szerző a találmányát abszorpciós gépek üzemel­tetésére vonatkozó eljárásként írja le. A körfolya­matot a 6/a. ábra szemlélteti. Osenbrück hűtőgép­ként írja le a berendezést, a jelen anyagban azon­ban hőszivattyúként ismertetjük. A munkaközeg az F hőcserélőben változó hőmérsékleten részben elpárolog, miközben felveszi a hőforrásból szár­mazó hőt. A kétfázisú munkaközeg az L leválasz­­tóba kerül, ahol a folyadék különválik a gőztől. A gőzt a­­ kompresszor szállítja tovább a H hő­cserélő felé, a folyadékot pedig az SZ szivattyú a BH belső hőcserélőn keresztül ugyancsak a H hőcserélőbe juttatja. A kompresszorban a belépő száraz telített gőz túlhevül, a folydékfázis pedig a belső hőcserélőben melegszik fel. A H hőcserélőben a munkaközeg folyamatosan csökkenő hőmérsékleten konden­­zálódik, miközben leadja a hőt a hőhasznosítónak. A csapadék a BH belső hőcserélőbe kerül, ahol aláhűl, miközben felmelegíti a leválasztóból érkező folyadékot. A belső hőcserélőben aláhűtött folyadék belép az ESZ jelű expanziós szelepbe, ahol nyomása le­­csökken, közben a munkaközeg egy része kigőzölög. Az így létrejött nedves gőz állapotú munkaközeg lép be az­­ hőcserélőbe. Századunk első évtizedeiben többen újra meg újra rábukkantak erre a gondolatra, több talál­mány is született, amelyek hasonló körfolyamato­kat írtak le. Ezek közül azonban — tudomásunk szerint — egyik sem valósult meg. Az Osenbrück-körfolyamatot vizsgálta Alten­­kirch [2] egy 1913-ban írt cikkében, amelyben a „reszorpciós gép” elnevezést használta rá. A hibrid hőszivattyúk részletes elméleti vizs­gálata (bár nem ilyen elnevezéssel) 1950 körül került újra napirendre. Ezt a kérdést Altenkirch egy 3 cikkből álló sorozatban [3] tárgyalta. Ebben a munkájában újabb elnevezést alkalmazott: ,,oldalkörös kompressziós gép”. Mivel a sokkal régebbi kiadványok ritkán kerülnek a szerzők kezébe, sokan ebből a munkából ismerték meg a témát, ezért számos könyvben és cikkben Alten­­kirch-körfolyamatnak nevezik az Osenbrück-kör­folyamatot. Egy másik figyelemreméltó munka ebből az időszakból Rozenfeld és Tkacsov [4] könyve, amely részletesen tárgyalja a víz-ammónia oldat­tal működő kompresszoros körfolyamatok elmé­letét. Az 1970-es években megértek azok a műszaki és gazdasági feltételek, amelyek következtében elő­térbe került a hibrid hőszivattyú gyakorlati meg­valósítása. Az 1970-es évek végén és a 80-as évek elején számos munkában foglalkoztak ilyen jelle­gű témákkal, új találmányok, új konstrukciók születtek. Ebben az időszakban jöttek létre az első ipari méretű kísérleti berendezések. Az egyik ilyen berendezést Mucie és Scheuer­mann cikke [7] ismerteti. Az egyszerűsített elvi kapcsolás a 3/a. ábra szerinti. Az ellenáramú hő­cserélők megvalósítása egészen sajátos módon történt, a körfolyamat munkaközege víz és ammó­nia keveréke. A szerzők az „oldatkörös kétközeges kompressziós hőszivattyú” elnevezést használják. 6. A körfolyamat tökéletesítése Az 1970-es évek végén megindult megélénkülés együttjárt a rendszer tökéletesítésére irányuló törekvésekkel is. Az Osenbrück-féle kapcsolás egyik jellemző vo­nása a belső hőcserélő, amelyben a kondenzátum aláhűl és felmelegíti az elpárologtatóból kilépő nedves gőzből leválasztott folyadékot. A belső hőcserélő elvileg veszteséget jelent, hi­szen a mechanikai energia felhasználásával fel­szivattyúzott hő egy részét vezeti vissza az ala­csonyabb hőfokszintre. A gyakorlatban mégis jelentős előnyei vannak. Egyrészt csökkenti a foj­­tási veszteséget a kondenzátum aláhűtése útján. Másrészt itt is érvényesül a gáznemű munkaközeg­gel működő hőszivattyúknál ismert jelenség, azaz 1967-6­­­ 6. ábra. Folyadékfázis melegítése belső hőcserélőben. Energiagazdálkodás XXXI. évf. 1990. 1. szám

Next