Energiagazdálkodás, 1990 (31. évfolyam, 1-12. szám)
1990-01-01 / 1. szám
a belső hőcsere csökkenti a nyomásviszonyt, ezzel javul a kompresszor hatásfoka, esetleg csökkenthető a berendezés méretezési nyomása is. Osenbrück körfolyamatában a belső hőcserélő teljesítménye és hatása erősen korlátozott, ugyanis az elpárologtatóból kilépő közegnek csak egy része kerül bele, az is végig folyadékállapotban marad a hőcserélőben, és legfeljebb a kondenzátorból kilépő kondenzátora hőmérsékletéig melegedhet fel. Kézenfekvőnek látszik, hogy a belső hőcserélő teljesítményének növelésével annak előnyei fokozódnak (feltéve természetesen, hogy a külső feltételek ezt a növelést indokolttá teszik). A belső hőcserélő teljesítményének növelése bizonyos technikai problémákat is felvet. Osenbrück körfolyamatában folyadék-folyadék hőcserélő szerepel, amellyel jól megoldható az ellenáramú kapcsolás. Ha azonban növelni akarjuk a belső hőcserélőt, akkor legalábbis az egyik oldalon a folyadék helyett pl. nedves gőz áramlik, ami szükségessé teszi a megfelelő hőcserélő konstrukció kialakítását. Egy másik lehetőség a körfolyamat tökéletesítésére a nedves kompresszió alkalmazása. Ennek előnye elméletileg nyilvánvaló, hiszen csökkenti a kompresszió munkáját és véghőmérsékletét. A gyakorlati megvalósítás azonban nehézségekbe ütközik, bár ma már vannak olyan kompresszorok (elsősorban az olajmentes csavarkompresszorok), amelyek biztonságosan tudnak nedves gőzt szállítani. Ez a probléma abból adódik, hogy míg a gőzfázis a nyomásnövekedés hatására azonnal felmelegszik, a folyadék felmelegedése hőátadás következtében valósul meg, így mértéke erősen függ a rendelkezésre álló időtől és a reakciófelülettől. A nedves kompresszió termodinamikai hatékonysága viszont attól függ, hogy milyen mértékben sikerül a két fázist az egyensúlyi állapothoz közelíteni a kompresszió folyamán. 7. A Malewski-körfolyamat Az Osenbrück-körfolyamat egyik továbbfejlesztése Malewskitől [6] származik, ő az ,,oldalkörös kompressziós gép” elnevezést használja, tehát Altenkirch 1950-es cikkéhez [3] igazodik. A kapcsolást a 6/b. ábra szemlélteti. Jól látható, hogy az Osenbrück-körfolyamattól az elvi kapcsolást lényegében a nedves kompresszió alkalmazása különbözteti meg. Megjegyzendő, hogy eltérés van a hőcserélők konstrukciójában is, amit itt nem részletezünk. A hőcserélők ellenáramú kapcsolása természetesen Malewski körfolyamatában is szerepel. A belső hőcserélő jelentősége és viszonylagos teljesítménye ugyanaz mint Osenbrücknél, de a belőle kilépő felmelegedett folyadékfázist nem a kondenzátorba, hanem a kompresszorba vezetik, onnan áramlik a nedves gőz a kondenzátorba. Tudomásunk szerint az 1980-as évek első felében épült egy ipari méretű kísérleti berendezés, amely a Malewski-körfolyamatot valósította meg. Ennek a munkaközege ammónia-víz keverék volt. A hőszivattyú további sorsáról azonban nem tudunk. 8. A Hivessy-Pecz-féle hibrid hőszivattyú Ez az Osenbrück-körfolyamat olyan továbbfejlesztésének tekinthető, amely egyrészt alkalmazza a nedves kompressziót, másrészt megnöveli a belső hőcserélőt. Először a Hivessy-Pecz-féle „hibrid kompressziós-abszorpciós eljárás” [5] megnevezése használja a „hibrid” szót ebben az értelemben. A körfolyamatot a 7/a. ábra szemlélteti. Az F hőcserélőben nem párolog el teljesen a munkaközeg, ugyanúgy mint az Osenbück- és a Malewskikörfolyamatban, azonban ezekkel ellentétben a két fázist nem választjuk szét, hanem az egész közeget bevezetjük nedves gőz állapotban a BH jelű belső hőcserélőbe. Innen a kompresszorba jut a munkaközeg, ahol nedves kompresszió megy végbe, majd a kompresszorból kilépő nedves gőz a H jelű hőcserélőbe jut. A körfolyamat további része elvben megegyezik az Osenbrück-féle megoldással. Ennek a körfolyamatnak az előzőekhez képest tehát két lényeges sajátossága van. Az egyik az, hogy a belső hőcserélőben a teljes munkaközeget melegíti, így meg tudja növelni a belső hőcserélő teljesítményét. A munkaközeg a felmelegedés során végig nedves gőz állapotában van, ezért igen sok hőt tud felvenni elpárolgás és kigázosodás útján. A belső hőcserélő teljesítményét itt az korlátozza, hogy a hőt leadó kondenzátum folyadék állapotban lép be és legfeljebb az elpárologtatóból kilépő közeg hőmérsékletéig hűlhet le. A másik sajátossága, hogy a Malewski-körfolyamathoz hasonlóan alkalmazza a nedves kompreszisziót, de a folyadékot nem szivattyúval szállítja a kompresszorhoz, hanem azt a nedves gőz állapotú munkaközeg részeként maga a kompresszor szívja be. : Energiagazdálkodás XXXI. évf. 1990. 1. szám H 1 folyadék gőz nedves gőz I H » =ivv4 • к ni.ii; BH} , :;Ш -вн’ Ц -..I ___Jf- ;■ ESZ' TM-ЧКл ±:; '4b I F l ' ! b„ Továbbfejlesztése változat f19?6] ’ I 967 -7 7. ábra. Nedves gőz melegítése belső hőcserélőben^ 5