DE3302064A1

DE3302064A1 - Steam compression heat pump

Info

Publication number: DE3302064A1
Application number: DE19833302064
Authority: DE
Inventors: Uriel Haifa Fisher; Avraham Herzlia Ophir; Amnon Ramat-Gan Zfati
Original assignee: Israel Desalination Eng Ltd
Current assignee: Israel Desalination Eng Ltd
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1983-01-22
Publication date: 1983-08-04
Also published as: IL64871A0; ZA83204B; IL64871A

Abstract

The heat pump is distinguished by evaporator chamber means, compressor chamber means adjacent to this, compressor means for generating a higher pressure in the compressor chamber means, suction pipe means coupling together the compression chamber means and the evaporator chamber means, which pipe means are coupled to the compressor means in order to conduct the lower pressures or reduced pressures of the latter to the evaporator chamber means, by expansion chamber means in the evaporator chamber means, the former containing water which is directly cooled by evaporation at the lower pressure in order to form cooled water, by condenser chamber means which obtain the steam at the higher pressure of the compressor chamber means, and furthermore by water spray means for spraying water which cools the vapours in the condenser chamber means and is heated, and by water collecting means to collect the heated water after the spray process.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung befaßt sich mit Heiz- sowie Luftklimatisierungsanlagen und im einzelnen mit Wasserdampf-Kompressionswärmepumpen.The invention is concerned with heating and air conditioning systems and in particular with steam compression heat pumps.

Die meisten Wärmepumpen benutzen ein separates Kühlmittel, wie Freon, Ammoniak und dergleichen, das eine große Wärmeaufnahmekapazität pro komprimierter Volumeneinheit hat. Das Kühlmittel wird zum indirekten Beheizen und/oder Kühlen eines anderen Fluids in einem Wärmeaustauscher benutzt. Der indirekte Wärmeaustausch erfolgt allgemein während des Strömens des Kühlmittels durch Rohrsc#hlangen, die in einem anderen Fluid angeordnet und hiervon umgeben sind. Das andere Fluid ist gewöhnlich entweder Luft oder Wasser. Die Kühlmittel, wie Freon, Ammoniak und dergleichen, erfordern relativ große Drücke.Most heat pumps use a separate coolant, such as freon, Ammonia and the like, which have a large heat absorption capacity per compressed Has unit of volume. The coolant is used for indirect heating and / or cooling another fluid used in a heat exchanger. The indirect heat exchange generally occurs during the flow of the coolant through coils, which are arranged in another fluid and surrounded by it. The other fluid is usually either air or water. The coolants, such as freon, ammonia and the like, require relatively high pressures.

Der indirekte Wärmeaustausch ist mit einer übertragung durch Wärmeleitung und daher mit anhaftenden Nachteilen bzw. Unwirksamkeiten verbunden, beispielsweise wegen eines sich auf der Rohrleitung bildenden stagnierenden, isolierenden Films. Zum Aufnehmen des hohen Drucks und zum Überwinden des Problems des isolierenden Films ist es üblich, teure Materialien und Armaturen für die Rohrleitung zu benutzen und eine solche mit einer möglichst großen Oberfläche vorzusehen. Das teure Material und die große Oberfläche der Rohrleitung vergrößern die Größe und die Kosten der Wärmeaustauscher. Somit machen die meisten Wärmeaustauscher einen bedeutenden Anteil der Kosten der Wärmepumpe aus. Wenn Kühlmittel, wie Freon, Ammoniak und dergleichen, benutzt werden, steigen die Kapitalkosten wegen der Notwendigkeit kostspieliger Wärmeaustauscher, und die Betriebskosten steigen wegen der Unwirksamkeiten der Wärmeübertragung ebenfalls.The indirect heat exchange is with a transfer by conduction and therefore associated with inherent disadvantages or inefficiencies, for example because of a stagnant insulating film forming on the pipeline. To absorb the high pressure and to overcome the problem of the insulating Films it is common to use expensive materials and fittings for the pipeline and to provide one with as large a surface as possible. The expensive material and the large surface area of the pipeline increases the size and cost of the Heat exchanger. Thus, most heat exchangers make up a significant proportion the cost of the heat pump. When refrigerants such as freon, ammonia and the like, are used, the cost of capital increases because of the need for more expensive Heat exchangers and operating costs increase because of inefficiencies in heat transfer Likewise.

Es gibt selbstverständlich einige Wärmepumpen, die Wasser als Kühlmittel benutzen. Diese Wärmepumpen verwenden jedoch keine mechanische Kompressoreinheiten zum Komprimieren des Wasserdampfes. Eine bekannte Wärmepumpe, bei der Wasser das Kühlmittel ist, benutzt einen Dampfstrahlejektor-Typ eines thermischen Kompressors. Der Ejektor vom Dampfstrahltyp ist jedoch als relativ unwirtschaftliches adiabatisches Kompressionsmittel bekannt. Als in der Vergangenheit Energie relativ preiswert war, stellte dieses ein geringeres Problem dar, während jetzt, wo Energie teuer ist, jegliche Energieunwirksamkeit ein gravierendes Problem darstellt.There are of course some heat pumps that use water as a coolant use. However, these heat pumps do not use mechanical compressor units to compress the water vapor. A well-known heat pump in which water Refrigerant uses a steam ejector type thermal compressor. However, the steam jet type ejector is considered to be relative uneconomical adiabatic compression means known. As in the past energy relative was cheap, this presented a lesser problem as now that power is expensive, any energy inefficiency is a serious problem.

Eine andere Art einer bekannten Wärmepumpe mit Wasser als Kühlmittel ist die Wärmepumpe vom Absorptionstyp, welche eine Chemikalie als das mit Wasser gemischte Absorptionsmittel benutzt.Another type of known heat pump that uses water as the coolant is the absorption type heat pump, which has a chemical than that with water mixed absorbents used.

Auch hierbei ist der Kompressionswirkungsgrad des.Absorptionssystems viel kleiner als der mit einer mechanischen Kompression erzielbare adiabatische Wirkungsgrad. Somit sind die nicht mechanischen Kompressionsmittel nicht sehr zufriedenstellend. Dieses ist einer der Gründe, daß es bis heute keine wirtschaftliche Wärmepumpe gibt, die Wasser als Kühlmittel benutzt; und dieses gilt, obwohl bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel die Unwirtschaftlichkeit eines gesonderten Wärmeaustauschers zum überführen der Wärme von einem anderen Fluid zu dem Kühlmittel vermieden wird. Wie es bekannt ist, wird der gesonderte Wärmeaustauscher benutzt, da Kühlmittel wie Freon und Ammoniak relativ teuer sind und es somit unzweckmäßig ist, solche Kühlmittel in großen Volumina zum Kühlen oder Heizen großer Bereiche von einer zentralen Anlage aus zu benutzen.Here, too, is the compression efficiency of the absorption system much smaller than the adiabatic that can be achieved with mechanical compression Efficiency. Thus, the non-mechanical compression means are not very satisfactory. This is one of the reasons why there is still no economical heat pump, who used water as a coolant; and this is true even if water is used as a coolant, the inefficiency of a separate heat exchanger for transferring the heat from another fluid to the coolant is avoided. As it is known, the separate heat exchanger is used as coolant like Freon and ammonia are relatively expensive and thus it is impractical to use such refrigerants in large volumes for cooling or heating large areas from a central system out to use.

Die meisten wirtschaftlichen Wärmepumpen benutzen heute gesonderte Wärmeaustauscher, wobei das Kühlmittel, wie Freon und dergleichen, durch Kupferrohre in einem großen Wärmeaustauscher strömt, um die Wärme zu einem unterschiedlichen Fluid für das tatsächliche Wärmen oder Kühlen der erwünschten Bereiche zu übertragen. Der gesonderte Wärmeaustauscher wird trotz der Tatsache benutzt, daß Wasser wegen seiner spezifischen Wärme-, Viskositäts- und großen latenten Wärmeeigenschaften ein ausgezeichnetes Kühlmittel ist. Im Vergleich zu Freon, Ammoniak und dergleichen hat jedoch Wasser eine kleine Wärmetrag- bzw. -aufnahmekapazität pro komprimierter Volumeneinheit. Deshalb sind allgemein teure Kompressoren mit großem Volumenstrom erforderlich, wenn Wasser als Kühlmittel zur Luftklimatisierung (Niedertemperaturanwendungen) benutzt wird. Somit gibt es bis jetzt keine Wasser al$ Kühlmittel verwendende Wärmepumpe vom mechanischen Kompressortyp. Deshalb besteht seit langem ein Bedarf, insbesondere in großen Betrieben, für eine solche Wärmepumpe, die die Unwirtschaftlichkeit und die großen Kosten des indirekten Wärmeaustauschers eliminieren würde, der normalerweise benutzt wird, wenn Freon oder dergleichen als Kühlmittel eingesetzt werden.Most economical heat pumps today use separate ones Heat exchangers, where the coolant, such as freon and the like, is through copper pipes in a large heat exchanger flows to the heat at a different To transfer fluid for actual heating or cooling of the desired areas. The separate heat exchanger is used despite the fact that water is due to its specific heat, viscosity and large latent heat properties is an excellent coolant. Compared to freon, ammonia and the like However, water has a small heat transfer or absorption capacity per compressed Volume unit. Therefore, high volume compressors are generally expensive required if water is used as a coolant for air conditioning (low temperature applications) is used. So there is until now no water as coolant using heat pump of mechanical compressor type. That is why it has existed for a long time a need, especially in large companies, for such a heat pump that the Eliminate the inefficiency and high cost of the indirect heat exchanger normally used when using freon or the like as a refrigerant can be used.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte mechanische Wasserdampf-Kompressionswärmepumpe zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile weitgehend reduziert oder überwunden sind.Accordingly, the present invention has for its object to provide a to create new and improved mechanical water vapor compression heat pumps, in which the above-mentioned disadvantages are largely reduced or overcome.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Wasserdampf-Kompressionswärmepumpe durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus.A steam compression heat pump is used to solve the problem by the features listed in the characterizing part of claim 1.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung mechanischer Kompressormittel zum Zuführen des für die Entspannungsverdampfung (flash vaporization) benutzten niedrigeren Drucks und des für das Kondensieren des Dampfes benutzten höheren Drucks.A feature of the invention is the use of mechanical compressor means to supply that used for flash vaporization lower pressure and the higher pressure used to condense the steam.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Kompressor-Wärmepumpe ferner erste Zirkulationsmittel zum Zirkulieren des gesammelten Wassers zu einem ersten Wärmeaustauschmittel aufweist, das zwischen die Wassersammelmittel und die Wassersprühmittel geschaltet ist. Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Kompressionswärmepumpe auch zweite Zirkulationsmittel zum Zirkulieren des abgekühlten Wassers zwischen einem Auslaß von den Entspannungskammermitteln und einem Einlaß zu den Entspannungskammermitteln durch zweite Wärmeaustauschmittel aufweisen, die außerhalb der Wärmepumpe angeordnet sind und zum Absorbieren von Wärme in das abgekühlte Wasser dienen.Another feature of the invention is that the compressor heat pump further first circulation means for circulating the collected water to one having first heat exchange means interposed between the water collecting means and the Water spray is switched on. According to another feature of the invention the compression heat pump can also have second circulation means for circulating the chilled water between an outlet from the expansion chamber means and an inlet to the expansion chamber means through second heat exchange means have, which are arranged outside the heat pump and for absorbing Serve heat in the cooled water.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Kondensatorkammermittel Wärmetauscherrohre zum Leiten des Wasserdampfes durch den Wassersprühnebel aufweisen. Somit wird das Wasser auf die den Wasserdampf führenden Rohre gespritzt. Wegen der Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf kann die Wärmeübertragung zwischen dem Spritzwasser und dem Wasserdampf bewirkt werden, indem ein sehr viel kleinerer Rohrschlangenbereich für den Wasserdampf und ein sehr viel preiswerteres Wärmeleitungsmaterial für die Rohrschlange benutzt werden. Beispielsweise kann eine Aluminium-Rohrschlange anstelle einer Kupfer-Rohrschlange oder einer solchen aus Edelstahllegierungen gut benutzt werden.Another feature of the invention is that the condenser chamber means Have heat exchanger tubes for conducting the water vapor through the water spray. The water is thus sprayed onto the pipes carrying the water vapor. Because of the properties of water and water vapor can heat transfer between the water spray and the water vapor can be effected by a much smaller coil area for the water vapor and a much cheaper thermal conduction material for the Coiled pipe can be used. For example, an aluminum coil can be used instead a copper pipe coil or one made of stainless steel alloys will.

Außerdem ist zum Austauschen einer gegebenen Wärmemenge zwischen Wasser und Wasserdampf eine sehr viel geringere Menge an Rohrleitung erforderlich, als es für den Austausch derselben Wärmemenge beispielsweise zwischen Wasser und Freon zutrifft.It is also used to exchange a given amount of heat between water and water vapor requires a much smaller amount of piping than it for the exchange of the same amount of heat, for example between water and freon applies.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anwendung von hochvolumetrischen mechanischen Kompressormitteln zum Bewegen des Wasserdampfes zu den Wärmetauscherrohrmitteln sowie durch dieselben. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß ein viel kleineres Wärmetauscherrohrmittelnt erforderlich ist, wenn der Wärmeaustausch zwischen Wasserdampf und Wasser stattfindet. Wie es dem Fachmann geläufig ist, ist hierdurch im Vergleich zu f>ishei erhältlichen Wärmepumpen bei der hier beschriebenen neuen Wärniepumpe ein sehr viel größerer Leistungsfähigkeitskoeffizient möglich. Somit besteht ein Vorteil der hier beschriebenen Wärmepumpe darin, daß viel kleinere, weniger teure Wärmeaustauscher benutzt werden können, die dennoch wirksamer als die bei bekannten Wärmepumpen verwendeten Wärmeaustauscher sind.Another feature of the invention is the use of high volumetric mechanical compressor means for moving the water vapor to the heat exchanger tube means as well as through the same. In this context it should be noted that a much smaller Heat exchanger tube means is required when exchanging heat between water vapor and water takes place. As is familiar to the person skilled in the art, this is a comparison Heat pumps available for sale for the new heat pump described here a much larger coefficient of performance is possible. Thus there is a The advantage of the heat pump described here is that it is much smaller, less expensive Heat exchangers can be used, which are still more effective than those known in the art Heat exchangers used in heat pumps.

Eines der Merkmale der Erfindung besteht darin, daß ein erster direkter Wärmeaustausch in der Entspannungskammer (flash chamber) angewendet wird. Das Wasser der Entspannungskammer überträgt die latente Wärme wegen der Entspannungsverdampfung des Wassers.One of the features of the invention is that a first direct Heat exchange is applied in the flash chamber. The water the expansion chamber transfers the latent heat due to the expansion evaporation of the water.

Dieses ist ein direkter Wärmeaustausch, der keine Rohre und kein anderes Fluid erforderlich macht. Ein derartiger direkter Wärmeaustausch ist äußerst wirksam.This is a direct heat exchange that has no pipes and no other Requires fluid. Such direct heat exchange is extremely effective.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Kompressorpaar in einem zweistufigen Betrieb für die Kompressormittel benutzt. Ein erster Kompressor wird in einer ersten Kompressionskammer benutzt, und ein zweiter Kompressor wird in einer zweiten Kompressionskammer benutzt, wobei sich die ersten und zweiten Kompressionskammern in einer Serienkonfiguration befinden.According to a further feature of the invention, a pair of compressors used in a two-stage operation for the compressor means. A first compressor is used in a first compression chamber and a second compressor is used in a second Compression chamber used, the first being and second compression chambers are in a series configuration.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Wärmepum#pe, bei der der Wirkungsgrad noch weiter als zuvor erläutert vergrößert ist, und zwar durch Anwendung einer Entspannungskammer mit zwei Räumen. Der Wasserdampf von einem ersten Raum der Entspannungskammer wird von dem ersten Kompressor erstmalig komprimiert, vorgekühlt und dann von dem zweiten Kompressor weiter komprimiert; der Wasserdampf von dem zweiten Raum wird nur einmal, und zwar von dem zweiten Kompressor, komprimiert. Beide Teile werden dann gleichzeitig für die Kondensation gekühlt.Another feature of the present invention is a heat pump, in which the efficiency is increased even further than previously explained, namely by using a relaxation chamber with two rooms. The water vapor from one the first space of the expansion chamber is compressed for the first time by the first compressor, pre-cooled and then further compressed by the second compressor; the water vapor the second space is only compressed once, namely by the second compressor. Both parts are then cooled at the same time for condensation.

Durch diesen Aufbau kann der erste Kompressor relativ klein sein, da er nur Wasserdampf von dem ersten Raum behandelt. Der zweite Kompressor isyauch relativ klein, da sich ein Teil des behandelten Dampfes auf einem erhöhten Druck befindet.Due to this construction, the first compressor can be relatively small, since it only handles water vapor from the first room. The second compressor is also relatively small, as part of the treated steam is at an increased pressure is located.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird von den kondensierten Dämpfen ein Destillat erhalten.According to a further feature of the invention is of the condensed Steam a distillate obtained.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird der Wasserturm-Kühleffekt in die Kondensatorkammermittel verlagert, wodurch der Energiewirkungsgrad weiter verbessert wird, das heißt der Leistungsfähigkeitskoeffizient (COP) der Wärmepumpe. (Der Leistungsfähigkeitskoeffizient bzw. Wirkungsgrad ist als die durch die Energiezufuhr dividierte Wärmeenergieabgabe definiert).Another feature of the invention is the water tower cooling effect relocated to the condenser chamber means, thereby further increasing the energy efficiency is improved, i.e. the coefficient of performance (COP) of the heat pump. (The performance coefficient or degree of efficiency is than that due to the supply of energy divided heat energy output defined).

Die hier beschriebene Anlage hat einen größeren Leistungsfähigkeitskoeffizienten als eine herkömmliche Anlage, da sie unter anderem den Energieverlust der herkömmlichen Anlage bei dem Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel, wie Freon, und dem im Betrieb benutzten Fluid, beispielsweise Wasser, vermeidet.The system described here has a larger coefficient of performance than a conventional system, since among other things it reduces the energy loss of the conventional System for heat exchange between the coolant, such as Freon, and that in operation used fluid, for example water, avoids.

Bevorzugte Ausführungsformen der Wärmepumpe benutzen drehzahlvariable Antriebe für die Kompressoren, die Induzierleitschaufeln (inducer guide vanes) enthalten. Die Kompressoren ähneln denjenigen, die in den israelischen Patenten 15991 und 18060 detaillierter beschrieben sind. Die Fähigkeit der Kompressormittel, entsprechend der Wärmepumpenerfordernisse (d. h. der Druckdifferenz, des 4 und der Kalorienzahl) eingestellt zu werden, führt zu einer weiteren Vergrößerung des Leistungsfähigkeitskoeffizienten der Wärmepumpe.Preferred embodiments of the heat pump use variable speed Drives for the compressors, which contain inducer guide vanes. The compressors are similar to those in Israeli patents 15991 and 18060 are described in more detail. The ability of the compressor means corresponding the heat pump requirements (i.e. the pressure differential, the 4 and the number of calories) being adjusted leads to a further increase in the coefficient of performance the heat pump.

Die Betriebsweise und die Anwendung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend an zeichnerisch dargestellten bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - in einer schematischen Darstellung das grundsätzliche Wärmepumpen-Flußdiagramm bei einer Luftklimatisierungsanwendung, Figur 2 - ebenfalls in einer schematischen Darstellung eine Verbesserung des grundsätzlichen Wärmepumpen-Flußdiagramms aus Figur 1, Figur 3 - in einer schematischen Darstellung ein dem Grundsystem ähnelndes System, wobei jedoch der Wasserturm-Wärmeaustauscher direkt in die Wärmepumpeneinheit integriert ist, Figur 4 - einen Schnitt der Wärmepumpe aus Figur 3 längs der Linie 4-4 und in Blickrichtung der Pfeile und Figur 5 - ein Flußdiagramm der für Heizzwecke benutzten Wärmepumpe.The operation and application of the present invention will be discussed explained in more detail below on preferred embodiments shown in the drawings. They show: FIG. 1 - a schematic representation of the basic heat pump flow diagram in an air conditioning application, Figure 2 - also in a schematic Representation of an improvement of the basic heat pump flow diagram Figure 1, Figure 3 - in a schematic representation a similar to the basic system System, however, the water tower heat exchanger directly into the heat pump unit is integrated, Figure 4 - a section of the heat pump from Figure 3 along the line 4-4 and in the direction of the arrows and Figure 5 - a flow chart for heating purposes used heat pump.

Die grundsätzliche Wärmepumpe ist in Figur 1 als Einheit 11 dargestellt und enthält eine Verdampferkammer 12, die eine Entspannungskammer (flash chamber) 13 enthält. In der letzteren befindet sich Wasser 14, das Salzwasser oder Frischwasser sein kann.The basic heat pump is shown in FIG. 1 as unit 11 and contains a vaporization chamber 12 which is a flash chamber 13 contains. In the latter there is water 14, the salt water or fresh water can be.

Es sind ein Wasserzulauf 16 zu der Entspannungskammer und ein mit einer Wasserpumpe 18 verbundener Wasserablauf 17 vorhanden.There is a water inlet 16 to the expansion chamber and one with a water pump 18 connected water drain 17 available.

Die Wasserpumpe leitet abgekühltes Wasser aus der Entspannungskammer der Wärmepumpe in einen in dieser Ausführungsform zu kühlenden Wärmeaustauscher im Bereich 19. Die Wasserpumpe 18 ist mit dem Wärmeaustauscher 19 durch eine Rohrleitung 21 verbunden.The water pump directs cooled water out of the expansion chamber the heat pump in a heat exchanger to be cooled in this embodiment in the area 19. The water pump 18 is connected to the heat exchanger 19 through a pipeline 21 connected.

Der Auslaß des Wärmeaustauschers des Bereichs 19 ist mit dem Wasserzulauf 16 durch eine Rohrleitung 22 verbunden.The outlet of the heat exchanger of the area 19 is with the water inlet 16 connected by a pipe 22.

Bezüglich eines Beispiels der Temperaturen in einer bevorzugten Ausführungsform der zur Luftklimatisierung für Kühl zwecke benutzten Wärmepumpe ist festzustellen, daß das von der Entspannungskammer kommende Wasser eine Temperatur von 80C hat, während das von der Wärmeaustauscher-Einheit 19 in die Entspannungskammer gelangende Wasser eine Temperatur von etwas mehr als 130C hat.As for an example of the temperatures in a preferred one Embodiment the heat pump used for air conditioning for cooling purposes must be determined, that the water coming from the expansion chamber has a temperature of 80C, while that coming from the heat exchanger unit 19 into the expansion chamber Water has a temperature of just over 130C.

Es sind Mittel vorgesehen, um den Druck des Wassers in der Entspannungskammer abzusenken und hierdurch das Verdampfen des Wassers in der Entspannungskammer bei niedrigen Temperaturen zu begünstigen. Im einzelnen sind Kompressormittel mit zwei Kompressoren dargestellt, wobei ein erster Kompressor 23 über'ein Saugrohr 24 mit der Verdampferkammer 12 verbunden ist. Der Kompressor 23 senkt den Druck in der Verdampferkammer, um ein Verdampfen des Wassers in der Entspannungskammer bei der Einlaßtemperatur zu ermöglichen.Means are provided to reduce the pressure of the water in the expansion chamber and thereby the evaporation of the water in the expansion chamber to favor low temperatures. Specifically, there are two compressor means Compressors shown, with a first compressor 23 via a suction pipe 24 with the evaporator chamber 12 is connected. The compressor 23 lowers the pressure in the Evaporation chamber to evaporate the water in the expansion chamber Allow inlet temperature.

Der Kompressor ist in einer Kompressorkammer 26 dargestellt, in der der Wasserdampf komprimiert und in einen ersten Satz von Wärmetauscherrohren 27 gedrängt wird. Es ist festzustellen, daß bei bekannten Wärmeaustauschern, bei denen das Kühlmittel Freon, Ammoniak oder dergleichen ist, die Rohre aus teurem Material, wie Kupfer oder Edelstahl, bestehen und eine sehr viel größere Oberfläche haben. Wenn als Kühlmittel Wasser benutzt wird, können die Rohre aus preiswerterem Aluminium bestehen und eine sehr viel kleinere Oberfläche haben.The compressor is shown in a compressor chamber 26 in which the water vapor is compressed and into a first set of heat exchanger tubes 27 is pushed. It should be noted that in known heat exchangers in which the coolant is freon, ammonia or the like, the pipes are made of expensive material, such as copper or stainless steel, and have a much larger surface. If water is used as the coolant, the tubes can be made of cheaper aluminum exist and have a much smaller surface area.

Der Ausstoß der Wärmetauscherrohre 27 ist gekühlter Wasserdampf, der in das zweite Saugrohr 28 gesaugt wird. Der kleinere Druck in dem Saugrohr 28 wird von einem zweiten Kompressor 29 in einer Kondensatorkammer oder zweiten Kompressor- bzw. Kompressionskammer 31 erzeugt. Der über das Saugrohr 28 erhaltene gekühlte Dampf wird weiter komprimiert und in einen zweiten Satz von Wärmetauscherrohren 32 gedrängt.The output of the heat exchanger tubes 27 is cooled water vapor, the is sucked into the second suction pipe 28. The lower pressure in the suction pipe 28 becomes by a second compressor 29 in a condenser chamber or second compressor or compression chamber 31 is generated. The cooled one obtained via the suction pipe 28 Steam is further compressed and fed into a second set of heat exchanger tubes 32 pushed.

Beide Sätze von Wärmetauscherrohren werden einem Wassersprühnebel von Sprühmitteln, wie einer Mehrfachdüsenleitung 33, ausgesetzt. Das von der Leitung 33 gespritzte Wasser kommt von einer Rohrleitung 34, die den Ausgang eines Wärmeaustauschermittels, wie beispielsweise eines Kühlturms 36ldarstellt, das zum Entziehen von Wärme von dem Wasser benutzt wird. Das von der Leitung 33 gesprühte Wasser bildet auf den Wärmetauscherrohren 32 und 27 einen Wasserfilm, der durch Wärme von dem Wasserdampf in dem Rohr erhitzt wird. In dem ersten Satz von Rohren 27 wird der Wasserdampf lediglich durch das Entziehen von Wärme vorgekühlt.Both sets of heat exchanger tubes are sprayed with water of spray means, such as a multiple nozzle line 33, exposed. That from the line 33 sprayed water comes from a pipe 34 which means the outlet of a heat exchanger, how for example, a cooling tower 36l which is used to extract heat from the Water is used. The water sprayed from the line 33 forms on the heat exchanger tubes 32 and 27, a water film that is heated by heat from the water vapor in the pipe will. In the first set of tubes 27, the water vapor is only passed through the Withdrawal of heat pre-cooled.

In dem zweiten Satz von Rohren 32 wird der Wasserdampf durch das Entziehen von Wärme kondensiert. Das kondensierte destillierte Wasser von den Rohren 32 gelangt in eine Destillat-Kammer 37 und sammelt sich am Bodenbereich 38 derselben. Das Destillat wird mittels einer Pumpe 39 abgepumpt, die über ein Rohr 41 mit dem Destillat-Tank verbunden ist. Das abgepumpte Destillat in einer Auslaß-Rohrleitung 42 ist ein solches mit einer Temperatur von etwa 270C. Das Destillat kann als reines Wasser benutzt werden, oder der Destillat-Ausgang kann mit dem Eingang des Wasserturms verbunden werden.In the second set of tubes 32, the water vapor is removed by the extraction condensed by heat. The condensed distilled water passes from the pipes 32 into a distillate chamber 37 and collects at the bottom area 38 of the same. The distillate is pumped out by means of a pump 39, which is connected to the distillate tank via a pipe 41 connected is. The pumped-off distillate in an outlet pipe 42 is such with a temperature of about 270C. The distillate can be used as pure water or the distillate outlet can be connected to the inlet of the water tower will.

Es ist festzustellen, daß ein direktes Erhitzen des Sprühwassers durchgeführt werden kann. Der unter Druck gesetzte Wasserdampf wird ohne Rohrleitung durch Kondensatormittel geleitet, wo er sich mit dem Wassersprühnebel direkt vermischt und diesen erhitzt.It should be noted that direct heating of the spray water was performed can be. The pressurized water vapor is condensed through condenser means without piping where it mixes directly with the water spray and heats it up.

Der Hauptteil des gesprühten Wassers wird in einem Kompressionskammertank 43 gesammelt. Der Auslaß desselben ist über eine Rohrleitung 44 mit einer Kondensator-Wasserpumpe 46 verbunden, die das Wasser mit etwa 260C über eine Rohrleitung 47 zu dem Kühlturm 36 zurückleitet.Most of the water sprayed is in a compression chamber tank 43 collected. The outlet of the same is via a conduit 44 with a condenser water pump 46 connected to the water at about 260C via pipe 47 to the cooling tower 36 returns.

Das von dem Kühlturm kommende Wasser hat eine Temperatur von 220C Somit wird das Wasser von dem Kühlturm durch die Kondensationswärme des Wasserdampfes in den Wärmetauscherrohren 32 und 27 erwärmt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Strömungsrate des Wassers durch den Kühlturm-Zyklus in der Größenordnung von etwa 360 Tonnen pro Stunde.The water coming from the cooling tower has a temperature of 220C Thus, the water is removed from the cooling tower by the heat of condensation of the water vapor heated in the heat exchanger tubes 32 and 27. In a preferred embodiment the flow rate of water through the cooling tower cycle is of the order of magnitude of about 360 tons per hour.

Es sind Mittel zum Entfernen der nicht kondensierbaren Gase vorgesehen, wie der in dem Wasser enthaltenen und in den Systemen freigegebenen Luft. Im einzelnen ist eine Vakuumpumpe 48 mit der Wärmepumpe über Rohre 49, 51 verbunden, die entsprechend zu der Destillatkammer und der Kompressionskammer verlaufen. Die Rohre 49 und 51 sind zu einem gemeinsamen Rohr 52 verbunden. Der Ausgang der Vakuumpumpe verläuft über ein Rohr 53 zu der Atmosphäre.Means are provided for removing the non-condensable gases, like that contained in the water and in the systems shared Air. In detail, a vacuum pump 48 is connected to the heat pump via pipes 49, 51 connected, which run respectively to the distillate chamber and the compression chamber. The tubes 49 and 51 are connected to form a common tube 52. The outcome of the Vacuum pump runs through a pipe 53 to the atmosphere.

Die Mittel zum Entfernen von nicht kondensierbarem Gas können eine zweistufige Vakuumpumpe und Zwischenkondensatoren enthalten, die von dem gekühlten Wasser der Entspannungskammer gekühlt werden.The means for removing non-condensable gas can be one two-stage vacuum pump and intermediate condensers included by the cooled Water of the relaxation chamber can be cooled.

Es sind Mittel zum Abt filtern von Wassertröpfchen aus dem Wasserdampf vorgesehen. Im einzelnen ist ein Mitreiß- (carry over) oder Wassertröpfchen-Abscheider 56 in der Verdampferkammer dargestellt.There are means of abbot filtering water droplets from the water vapor intended. Specifically, is a carry over or water droplet separator 56 shown in the evaporation chamber.

Es ist festzustellen, daß das Kühlen des Wassers in der Entspannungskammer durch das in dieser stattfindende Verdampfen begründet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform aus Figur 1 wurde das gekühlte Wasser der Entspannungskammer bei 13,20C zugeführt und hiervon bei 80C abgesaugt. Die Temperaturdifferenz wurde durch die für die Verdampfungsvorgänge benutzte Wärme begründet.It should be noted that the cooling of the water in the expansion chamber is justified by the evaporation taking place in this. With the preferred Embodiment of Figure 1, the cooled water of the expansion chamber was 13.20C and sucked off at 80C. The temperature difference was through justifies the heat used for the evaporation processes.

Das abgekühlte Wasser von der Entspannungskammer wird für Kühlzwecke benutzt. Der Wärmeaustausch in der Entspannungskammer ist direkt. Er findet nicht zwischen einem Kühlmittel und dem Wasserüber Rohre statt.The cooled water from the expansion chamber is used for cooling purposes used. The heat exchange in the expansion chamber is direct. He doesn't find between a coolant and the water via pipes.

Das den Kühlturm in der Ausführungsform aus Figur 1 durchlaufende Wasser unterliegt einer Temperaturdifferenz von beispielsweise 40C, wobe4das den Wärmeaustauscher 19 durchlaufende Wasser beispielsweise eine Temperaturdifferenz von 40C sammelt. Die Entspannungskammer aus Figur 1 sorgt für ein A T von etwa 5,2°C.The one passing through the cooling tower in the embodiment from FIG Water is subject to a temperature difference of, for example, 40C, where 4 the den Heat exchanger 19 passing water, for example, a temperature difference from 40C collects. The expansion chamber from FIG. 1 ensures an A T of about 5.2 ° C.

Wenn ein größeres A T erforderlich ist, beispielsweise wenn das der Entspannungskammer zugeführte Wasser eine höhere Temperatur hat, dann wird das in Figur 2 dargestellte System benutzt. Hierbei enthält ein System 61 Verdampfermittel 62. Diese weisen jedoch ein Paar von Verdampferkammern 63 und 64 auf, die mittels einer Quer- oder Zwischenwand 66 getrennt sind. Jede der Verdampferkammern hat ihre eigene Entspannungskammer, wie die der Verdampferkammer 63 zugeordnete Entspannungskammer 67 und die der Verdampferkammer 64 zugeordnete Entspannungskammer 68. Das Wasser 69 in den Entspannungskammern ist trotz der teilweisen Trennung durch die Zwischenwand 66 beiden Kammern gemeinsam.When a larger A T is required, such as when that of the If the water supplied to the expansion chamber has a higher temperature, then it is in Figure 2 used system shown. Here, a system 61 contains evaporation means 62. However, these have a pair of evaporator chambers 63 and 64, which by means of a transverse or intermediate wall 66 are separated. Each of the vaporizer chambers has its own Separate expansion chamber, such as the expansion chamber assigned to the evaporator chamber 63 67 and that of the Expansion chamber associated with the evaporation chamber 64 68. The water 69 in the relaxation chambers is through despite the partial separation the partition 66 common to both chambers.

Der Wassereinlaß 71 hat bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Temperatur von etwa 280C. Der Wasserauslaß 72 für abgekühltes Wasser von der Entspannungskammer 2 hat eine Temperatur von etwa 13°C. Somit besteht bei der Verwendung zweier Entspannungskammern eine Temperaturdifferenz von 15°C.The water inlet 71 in a preferred embodiment has one Temperature of about 280C. The water outlet 72 for cooled water from the expansion chamber 2 has a temperature of about 13 ° C. Thus there is the use of two expansion chambers a temperature difference of 15 ° C.

Eine Seite der Verdampferkammer 64 ist über ein erstes Saugrohr 74 an einen Kompressor 73 angekoppelt. Das durch diesen erzeugte Vakuum oder ein entsprechender Unterdruck ermöglicht das Verdampfen des Wassers 69 in der Entspannungskammer 68, und die Dämpfe gelangen zu einer Kompressorkammer 76. Die Dämpfe werden komprimiert und in einen ersten Satz von Wärmetauscherrohren 77 gedrängt, durch die sie in die Verdampferkammer 63 gelangen, wo sie mit Dämpfen von der Entspannungskammer 67 vereint werden, die von einem zweiten Kompressor 74 in ein zweites Saugrohr 78 gesaugt werden. Der Kompressor drängt den Dampf in einen zweiten Satz von Wärmetauscherrohren 81 der Kondensator-Kammer 79.One side of the evaporator chamber 64 is via a first suction pipe 74 coupled to a compressor 73. The vacuum generated by this or a similar one Underpressure enables the evaporation of the water 69 in the expansion chamber 68, and the vapors pass to a compressor chamber 76. The vapors are compressed and urged into a first set of heat exchanger tubes 77 through which they enter the Evaporator chamber 63 arrive, where it combines with vapors from the expansion chamber 67 which are sucked into a second suction pipe 78 by a second compressor 74. The compressor forces the steam into a second set of heat exchange tubes 81 the condenser chamber 79.

Über dem zweiten Satz von Wärmetauscherrohren befinden sich Sprühmittel, die in Form einer Mehrfachdüsenleitung 82 dargestellt sind und die einen Sprühnebel von Wasser ausstoßen, das über eine Rohrleitung 83 von einem Kühlturm 84 erhalten wurde.There are sprays above the second set of heat exchanger tubes, which are shown in the form of a multiple nozzle line 82 and which have a spray mist of water received from a cooling tower 84 via pipeline 83 became.

Das Wasser von dem Kühlturm tritt bei einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Strömungsrate bzw. -geschwindigkeit von etwa 86 Tonnen pro Stunde und mit einer Temperatur von etwa 280C in die Düsenleitung ein. Das ausgespritzte Wasser bildet über den Rohren 81 und 77 einen Film, der durch die Kondensationswärme des Dampfes in den Wärmetauscherrohren 81 und 77 erwärmt wird. Das Wasser des Sprühnebels erhält eine Temperaturerhöhung von etwa 40C. Der Hauptteil des Wassers von dem Kühlturm wird nach dem Sprühvorgang in dem Wassersammelabschnitt der Kondensator-Kammer 86 gesammelt. Das Wasser wird dann mittels einer Kondensator-Pumpe 88 über Rohrleitungen 89 und 91 zu dem Kühlturm 84 gepumpt. Das Wasser wird der Kondensator-Kammer bei etwa 320C entnommen.The water from the cooling tower passes in a preferred embodiment with a flow rate of about 86 tons per hour and at a temperature of about 280C into the nozzle line. The splashed water forms a film over the tubes 81 and 77, which is caused by the heat of condensation of the Steam in the heat exchanger tubes 81 and 77 is heated. The water of the spray receives a temperature increase of about 40C. Most of the water from the cooling tower becomes the condenser chamber 86 in the water collecting section after the spraying process collected. The water is then piped by means of a condenser pump 88 89 and 91 are pumped to the cooling tower 84. The water is added to the condenser chamber taken about 320C.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform wird ein bei 92 dargestellter großer Bereich gekühlt. Das den gekühlten Abschnitt 92 durchlaufende Wasser tritt mit 40C ein und tritt mit 400C aus diesem Abschnitt. Somit befindet sich das zu dem Wasserkühlmit tel, wie dem Wasserturm 84, gelangende Wasser in der Rohrleitung 91 auf einer Temperatur von 400C. In dem Wasserturm 84 befindet sich gemäß Darstellung ein Kühlturm-Filter 93.In the embodiment shown in FIG. 2, one shown at 92 is used large area cooled. The water passing through the cooled section 92 occurs enters with 40C and exits this section with 400C. So that is too the Wasserkühlmit tel, such as the water tower 84, water entering the pipeline 91 at a temperature of 400C. In the water tower 84 is located as shown a cooling tower filter 93.

Der Kaltwasser-Einlaß zu dem Bereich 92 ist als Rohrleitung 94 dargestellt, die von einer herkömmlichen Kühleinheit 96 kommt, welche als Kühlmittel beispielsweise Freon benutzt. Der Kondensator der herkömmlichen Kühleinheit 96 ist über eine Rohrleitung 97 mit der Rohrleitung 91 verbunden.The cold water inlet to area 92 is shown as pipe 94, which comes from a conventional cooling unit 96 which is used as a coolant for example Used freon. The condenser of the conventional cooling unit 96 is piped 97 connected to the pipeline 91.

Der Ausstoß des Wasserturms 84 gelangt über die Rohrleitung 98, die mit der Rohrleitung 83 verbunden ist, welche zu der Sprüheinheit der Wärmepumpe 61 führt. Die Rohrleitung 98 ist über die Rohrleitung 71 mit dem Einlaß der Entspannungskammern der Wärmepumpe und auch über die Rohrleitung 99 mit dem Kondensator der herkömmlichen Kühleinheit verbunden, wo ein Erhitzen erfolgt.The output of the water tower 84 passes through the pipeline 98, the is connected to the pipeline 83, which leads to the spray unit of the heat pump 61 leads. The pipe 98 is via the pipe 71 to the inlet of the expansion chambers the heat pump and also via the pipe 99 with the condenser of the conventional Cooling unit connected where heating takes place.

Das gekühlte auslaßseitige Wasser der Entspannungskammern wird mittels einer Pumpe 101 mit einer Strömungsrate von etwa 86 Tonnen pro Stunde über eine Rohrleitung 102 zu der Verdampfereinheit der Kühleinheit 96 geleitet, wo es weiter abgekühlt wird.The cooled outlet-side water of the expansion chambers is by means of a pump 101 at a flow rate of about 86 tons per hour over a Pipeline 102 is passed to the evaporator unit of the cooling unit 96, where it continues is cooled.

In der Wärmepumpe 61 ist eine Destillat-Kammer 103 zum Sammeln des Destillats am Auslaß der Wärmetauscherrohre 81 vorgesehen.In the heat pump 61 is a distillate chamber 103 for collecting the Distillate is provided at the outlet of the heat exchanger tubes 81.

Der Auslaß der Destillat-Kammer 104 ist über eine Pumpe 106 mit einem Auslaß 107 verbunden. Das Destillat kann als Quelle für reines Wasser benutzt oder in die zu dem Kühlturm 84 verlaufende Rohrleitung 91 gepumpt werden.The outlet of the distillate chamber 104 is via a pump 106 with a Outlet 107 connected. The distillate can be used as a source of pure water or be pumped into the pipeline 91 running to the cooling tower 84.

Es sind Mittel vorgesehen, um die durch den Prozeß erzeugten nicht kondensierbaren Gase zu entfernen. Im einzelnen ist ein Vakuumpumpensystem 108 gemäß Darstellung über eine Rohrleitung 109 mit einer an die Kondensator-Kammer angeschlossen Rohrleitung 114 und einer an die Destillat-Kammer angeschlossenen Rohrleitung 110 verbunden.Means are provided to avoid those generated by the process to remove condensable gases. In detail, a vacuum pump system 108 is shown in FIG Representation via a pipe 109 with one connected to the condenser chamber Pipeline 114 and a pipeline connected to the distillate chamber 110 tied together.

Somit benutzt die Wärmepumpe 61 aus Figur 2 ebenfalls einen zweistufigen Kompressoraufbau, und aber zusätzlich zwei separate Verdampferkammern, die jeweils ihre eigenen individuellen Entspannungskammern haben und jeweils Mitreiß-Abscheider (carry over separators) 111 und 111a benutzen. Durch die Verwendung der beiden Entspannungskammern ist bei der dargestellten Konfiguration eine wirksamere Ausnutzung der Kompressormittel möglich. Der erste Kompressor muß nur den Dampf der einen Entspannungskammer handhaben und komprimieren, während der andere Kompressor den Dampf von beiden Entspannungskammern behandeln muß, wobei jedoch ein großer Teil des Dampfes bereits vom ersten Kompressor unter Druck gesetzt worden ist.Thus, the heat pump 61 from Figure 2 also uses a two-stage Compressor structure, but also two separate evaporator chambers, each have their own individual expansion chambers and each with entrainment separators Use (carry over separators) 111 and 111a. By using the two relaxation chambers is a more efficient utilization of the compressor means in the illustrated configuration possible. The first compressor only needs to handle the steam from one expansion chamber and while the other compressor compresses the steam from both expansion chambers must treat, but a large part of the steam already from the first compressor has been pressurized.

Die Konfiguration der Wärmepumpe 121 aus den Figuren 3 und 4 führt zu einem noch wirkungsvolleren Betrieb als die zuvor beschriebenen Wärmepumpen. Die Wärmepumpe 121 eliminiert die Notwendigkeit eines Wasserturms zum Kühlen. Das normalerweise durch den Wasserturm erzielte Kühlen wird direkt in der Wärmepumpe 121 bewerkstelligt.The configuration of the heat pump 121 from FIGS. 3 and 4 leads to an even more effective operation than the previously described heat pumps. The heat pump 121 eliminates the need for a water tower for cooling. That Cooling normally achieved by the water tower is done directly in the heat pump 121 accomplished.

Die Wärmepumpe 121 enthält eine Verdampfer-Kammer 122, mit der eine Entspannungskammer (flash chamber) 123 zusammenhängend ausgebildet ist. Die letztere arbeitet bei einem durch einen ersten Kompressor 124 erzeugten niedrigeren Druck bzw. Unterdruck, der den Wasserdampf durch ein erstes Unterdruck- oder Saugrohr 126 in eine Kompressionskammer 127 saugt. Der Wasserdampf wird in der Kompressionskammer komprimiert und zum Vorkühlen in einen ersten Satz von Wärmetauscherrohren 128 geleitet. Der aus den Wärmetauscherrohren 128 kommende Dampf wird mittels eines zweiten Kompressors 131 durch ein zweites Unterdruck- oder Saugrohr 129 in eine zweite Kompressions- oder Kondensator-Kammer 132 gesaugt. In dieser wird der vorgekühlte und unter Druck gesetzte Wasserdampf in einen zweiten Satz von Wärmetauscherrohren 133 geleitet. Der Wasserdampf in den Rohren wird mittels eines Wassersprühnebels aus Wassersprühmitteln, wie sie durch Mehrfachdüsenleitungen 134 dargestellt sind, zum Kondensieren veranlaßt.The heat pump 121 includes an evaporator chamber 122, with the one Relaxation chamber (flash chamber) 123 is formed contiguously. The latter operates at a lower pressure generated by a first compressor 124 or negative pressure, which the water vapor through a first negative pressure or suction pipe 126 sucks into a compression chamber 127. The water vapor is in the compression chamber compressed and passed into a first set of heat exchanger tubes 128 for pre-cooling. The steam coming from the heat exchanger tubes 128 is by means of a second compressor 131 through a second vacuum or suction pipe 129 into a second compression or condenser chamber 132 sucked. In this the pre-cooled and pressurized Set water vapor is passed into a second set of heat exchanger tubes 133. The water vapor in the pipes is generated by means of a water spray from water spray, as represented by multiple nozzle lines 134, caused to condense.

Die Leitungen sorgen für ein Leiten bzw. Richten des Wassersprühnebels. Das Wasser wird über ein Rohr 136 zugeführt, welches mittels einer Zirkulationspumpe 137 unter Druck gesetzt ist, welche Wasser von einem Rohr 138 empfängt, das mit einem Rohr 139 am Auslaß der Kondensator-Kammer 141 verbunden ist. Die letztere -empfängt #Üas Sprühnebel-Wasser, das nicht während der Kondensation des #Was-se-rdampfes- in den Rohren verdampft ist.The lines ensure that the water spray is directed or directed. The water is fed in via a pipe 136, which by means of a circulation pump 137 is pressurized which receives water from a pipe 138 connected to a pipe 139 at the outlet of the condenser chamber 141 is connected. The latter -receives # Üas spray mist water that is not during the condensation of # water-vapor- has evaporated in the pipes.

Es ist festzustellen, daß über einen Ersatzwassereinlaß 142 in der üblichen Weise Ersatzwasser zugeführt wird. Dieses --ersetzt das~j-enige -Wasser, -da-s- verdampft, wenn der Wassersprühnebel einen Film auch den Wärmetauscherrohren -bildet und --die -latente- Wärme -b-eim Kondens#eren des- Wasserdampfes entfernt.--D#er-£kondensierende Wasserdampf wird in einer Destillat-Kammer 143 gesamm#e#t. Es wird von dem Dest-illatkammer-Ausl-aß 144 mitterms einer -Pumpe 1--47 -üb--er -ein Rohr- 146 zu einem Destillat-Pumpenausia-ß-- 148 gesaugt. Das reine destillierte Wasser kann sepa--rat-als- e-in Nebenprodukt oder als das Ersatzwasser in dem Sprühnebel-Zi-rkulationssystem benutzt werden.It should be noted that a replacement water inlet 142 in the replacement water is supplied in the usual way. This - replaces the ~ y-some -water, -da-s- evaporates when the water spray also forms a film on the heat exchanger tubes -forms and -the -latent- heat -b-when the condensation of the- water vapor is removed .-- D # he £ condensate Water vapor is collected in a distillate chamber 143. It is from the distillate chamber outlet 144 mitterms of a -pump 1--47 -over - er -a pipe- 146 to a distillate-pump outlet-ß-- 148 sucked. The pure distilled water can be separated as a by-product or used as the make-up water in the spray mist circulating system.

Das tatsächliche Kühlsystem arbeitet von dem Wasser der Entspannungskammer. Der Wassereinlaß zu der Entspannungskammer ist bei 149 dargestellt, wobei das Wasser mit 151 bezeichnet ist. Das Wasser an dem Einlaßrohr 149 hat eine Temperatur von 180C und wird von dem gekühlten Abschnitt erhalten, der als Wärmeaustauschbereich 152 dargestellt ist. Das Wasser von der Entspannungskammer gelangt durch einen Auslaß 153, eine Pumpe 15#4 für abgekühltes Wasser und über eine Rohrleitung 156 zu dem gekühlten Abschnitt.The actual cooling system works from the expansion chamber water. The water inlet to the expansion chamber is shown at 149, with the water is denoted by 151. The water at the inlet pipe 149 has a temperature of 180C and is obtained from the cooled section serving as the heat exchange area 152 is shown. The water from the expansion chamber passes through an outlet 153, a pump 15 # 4 for cooled water and via a pipe 156 to the refrigerated section.

Es ist festzustellen, daß auch Wasser zu dem Entspannungskammer-Wassersystem zugefügt werden kann. Das Wasser wird allgemein nahe dem Einlaß 149 zugesetzt. Unmittelbar vor dem Zusetzen von frischem oder neuem Wasser wird durch einen Rückblasauslaß (blow back outlet) salziges Wasser von dem System entfernt, gewöhnlich in einem Verhältnis von etwa 2:1. Somit wird die doppelte Menge an neuem Wasser zugesetzt, wenn ein Entfernen durch das Rückblasen (blow back) erfolgt. Dieses verhindert ein Ansammeln des Salzgehalts in dem Wasser 151 der Entspannungskammer.It should be noted that water is also added to the expansion chamber water system can be added. The water is generally added near inlet 149. Direct before adding fresh or new water is through a blowback outlet (blow back outlet) salty water removed from the system, usually in one Ratio of about 2: 1. Thus, twice the amount of new water is added, if a removal by the blowback (blow back) takes place. This prevents the salt content from accumulating in the water 151 of the expansion chamber.

Die Ausgangstemperatur von der Entspannungskammer beträgt etwa 80C, so daß eine Temperaturdifferenz von 100 vorliegt, die benutzt wird, um von dem Wärmeaustauschbereich 152 Wärme abzuziehen. Der Strom durch den Abschnitt 152 beträgt etwa 185 Tonnen pro Stunde bei einer bevorzugten Ausführungsform.The exit temperature from the expansion chamber is around 80C, so that there is a temperature difference of 100, which is used to avoid the heat exchange area 152 To withdraw heat. The flow through section 152 is approximately 185 tons per hour in a preferred embodiment.

Das System ist äußerst wirkungsvoll, da bei Wegfall des Wasserturms unter anderem die Wärmeübertragung direkt in der Wärmepumpe selbst erfolgt. Die normalerweise in dem Wasserturm erfolgende Wärmeübertragung wird in der Wärmepumpe 121 mittels eines Luftgebläses 157 bewerkstelligt, das über einen Lufteinlaß 158 Luft ansaugt. Diese Luft verläuft durch die Wärmetauscherrohre und entfernt Kondensator-Wärme unter Ausnutzung des Kühlturmeffekts. Die Wärmetauscherrohre 128 sind in Figur 4 so dargestellt, daß sie sich an beiden Seiten der Verdampfer-Kammer 122 befinden, während die Wärmetauscherrohre 133 über der Verdampfet-Kammer 122 und an beiden Seiten derselben dargestellt sind. Es ist festzustellen, daß die Positionen der Rohre 128 und 133 im Rahmen der Erfindung und so weit geändert werden können, daß sich die Rohre 128 über den Rohren 133 befinden.The system is extremely effective because it eliminates the water tower among other things, the heat transfer takes place directly in the heat pump itself. the Heat transfer normally occurring in the water tower is carried out in the heat pump 121 accomplished by means of an air blower 157, which via an air inlet 158 Sucks in air. This air passes through the heat exchanger tubes and removes condenser heat taking advantage of the cooling tower effect. The heat exchanger tubes 128 are shown in FIG shown as being on either side of the vaporizer chamber 122, while the heat exchanger tubes 133 are above the evaporation chamber 122 and on both Pages of the same are shown. It should be noted that the positions of the Tubes 128 and 133 can be changed within the scope of the invention and so far that the tubes 128 are above the tubes 133.

Die Sprühnebel-Leitungen 134 sind in Figur 4 als Serie von Rohren dargestellt. Ein Wassertropfen-Abscheider 159 trennt die Entspannungskammer 123 von dem Saugrohr 126. Das normalerweise durch den Wasserturm bewirkte Kühlen erfolgt in diesem Fall direkt in der Wärmepumpe, was den thermodynamischen Wirkungsgrad (COP) der Wärmepumpe vergrößert, indem das b T eliminiert wird, welches erforderlich ist, um die Wärme durch einen Wasserstrom von der Wärmepumpe zu einem separaten Kühlturm zu tragen.The spray lines 134 are shown in Figure 4 as a series of tubes shown. A water droplet separator 159 separates the expansion chamber 123 from the draft tube 126. The cooling normally provided by the water tower occurs in this case directly in the heat pump, which increases the thermodynamic efficiency (COP) of the heat pump by eliminating the b T which is required is to separate the heat by means of a water flow from the heat pump Bear cooling tower.

Figur 5 zeigt eine Wärmepumpe 161 in ihrer Anwendung für Heizzwecke. Beispielsweise kann der Wärmeaustauschbereich 162 eine Fläche von 20.000 Ouadratmetern von Gewächshäusern beinhalten.FIG. 5 shows a heat pump 161 in its application for heating purposes. For example, the heat exchange area 162 can have an area of 20,000 square meters of greenhouses.

Die Wärmepumpe 161 enthält eine Verdampfer-Kammer 163 und eine Entspannungskammer 164 mit darin befindlichem Wasser 166. Das verdampfte Wasser wird mittels eines Kompressors 168 durch ein Saugrohr 1.67 in eine Kompressionskammer 169 gesaugt. In dieser wird der Wasserdampf unter Druck gesetzt und hiervon zum Vorkühlen durch Wärmetauscherrohre 171 gedrückt. Der vorgekühlte und unter Druck gesetzte Dampf verläßt die Wärmetauscherrohre 171 über ein zweites Saugrohr 172. Das Vakuum bzw. der Unterdruck im Rohr 172 wird durch einen Kompressor 173 erzeugt, der den vorgekühlten, unter Druck gesetzten Dampf zu einer Kondensator-Kammer 174 bringt, aus der der unter Druck gesetzte Dampf wiederum zur Kondensation in einen zweiten Satz von Wärmetauscherrohren 176 gedrückt wird. Wasser-Sprühmittel 177, wie Mehrfachdüsenleitungen, sorgen für ein Aufsprühen von Wasser auf die Rohre, um-den Dampf in den Rohren zu kondensieren. Der in den Rohren kondensierte Dampf wird in einer. Destillat-Kammer 178 als Destillatwasser-Nebenprodukt gesammelt. Das destillierte Wasser kann mittels einer Destillat-Pumpe 179 durch eine Destillat-Rohrleitung 181 gepumpt oder in dem System benutzt werden.The heat pump 161 includes an evaporator chamber 163 and an expansion chamber 164 with water in it 166. That evaporated water will by means of a compressor 168 through a suction pipe 1.67 into a compression chamber 169 sucked. In this the water vapor is put under pressure and from it to the Pre-cooling pressed through heat exchanger tubes 171. The pre-cooled and under pressure The steam that has been set leaves the heat exchanger tubes 171 via a second suction tube 172. The vacuum or the negative pressure in the pipe 172 is generated by a compressor 173, which takes the pre-cooled, pressurized steam to a condenser chamber 174 brings, from which the pressurized steam in turn condenses into a second set of heat exchanger tubes 176 is pressed. Water spray 177, like multiple nozzle lines, ensure that water is sprayed onto the pipes, to condense the steam in the pipes. The steam condensed in the pipes will be in a. Distillate compartment 178 collected as a distillate water by-product. The distilled water can by means of a distillate pump 179 through a distillate pipeline 181 can be pumped or used in the system.

Das Wasser der Entspannungskammer wird von einer natürlichen oder künstlichen Wasserquelle abgesaugt, die als Wasserquelle 182 dargestellt ist und beispielsweise eine Temperatur von 150 hat. Das aus der Entspannungskammer kommende Wasser wird mittels einer Entspannungskammer-Wasserpumpe 183 durch eine Rohrleitung 184 in die Wasserquelle 182 zurückgepumpt. Das Wasser gelangt von der Quelle durch eine Rohrleitung 186 in die Entspannungskammer. Während das in die Entspannungskammer strömende Wasser bei 150 liegt, hat das die Entspannungskammer verlassende Wasser 100. Die Strömungsrate oder -geschwindigkeit des Wassers der Entspannungskammer in der Rohrleitung beträgt etwa 360 Kubikmeter pro Stunde bei der dargestellten Ausführungsform.The water in the relaxation chamber is from a natural or aspirated artificial water source, which is shown as water source 182 and for example has a temperature of 150. The one coming out of the relaxation chamber Water is pumped through a pipeline by means of an expansion chamber water pump 183 184 pumped back into the water source 182. The water comes through from the source a conduit 186 into the expansion chamber. During that in the relaxation chamber flowing water is 150, the water leaving the expansion chamber has 100. The flow rate or velocity of the water in the expansion chamber in the pipeline is about 360 cubic meters per hour in the case of the one shown Embodiment.

Das Sprühnebel-Wasser wird in einem Kondensatorkammer-Tank 187 gesammelt. Von dort gelangt es durch eine Rohrleitung 188 zu einer Wasserpumpe 189, von wo es über eine Rohrleitung 191 und allgemein mit 192 bezeichnete Verteilerauslässe in den Wärmeaustauschbereich 162 (die Gewächshäuser) gepumpt wird. Das Wasser wird dann über eine Rohrleitung 193 zu den Sprühmitteln geleitet. Das zu dem Wärmeaustauschbereich 162 gelangende Wasser hat eine Temperatur von 300, und es kommt mit 200C zurück. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden 200 Kubikmeter pro Stunde durch den Wärmeaustauschbereich gepumpt, in dem eine Temperaturdifferenz von 100 vorliegt. Das gekühlte Wasser nimmt diese Temperaturdifferenz von 100C durch Wärmeübertragung auf, und zwar über die Wärmetauschermittel beim Kondensieren des Wasserdampfes, wobei die latente Wärme übernommen wird.The spray water is collected in a condenser chamber tank 187. From there it passes through a pipe 188 to a water pump 189, from where it via a pipeline 191 and distribution outlets generally designated 192 is pumped into the heat exchange area 162 (the greenhouses). The water will then passed through a pipe 193 to the spray means. That about the heat exchange area 162 incoming water has a temperature of 300 and it comes back with 200C. In a preferred embodiment, 200 cubic meters per Hour pumped through the heat exchange area in which a temperature difference of 100 is present. The chilled water takes this temperature difference of 100C through Heat transfer to, through the heat exchanger means when condensing the Water vapor, whereby the latent heat is taken over.

Vorzugsweise wird das Wasser aus einem Bereich nahe dem Boden der Quelle entnommen, so daß es weniger von den Umgebungstemperaturen beeinflußt wird. Die in Figur 5 dargestellte Einheit liefert 2 x 106 Kilokalorien pro Stunde mittels der Wärmepumpe, die einen Leistungsfähigkeitskoeffizienten von 10 für die 20.000 Quadratmeter der Gewächshausbeheizung hat. Die bekannten Wärmepumpen, welche sekundäre Kühlmittel und einen indirekten Wärmeaustausch haben, haben Leistungsfähigkeitskoeffizienten, die bestenfalls 3,5 bis 4,5 betragen. Der Leistungsfähigkeitskoeffizient der herkömmlichen Wärmepumpen kann durch Verwenden sehr großer Wärmeaustauscher vergrößert werden, wobei jedoch der für eine solche Anlage erforderliche Kapitalaufwand zu einer Unwirtschaftlichkeit führt.Preferably the water is from an area near the bottom of the Taken from the source so that it is less influenced by the ambient temperatures. The unit shown in Figure 5 delivers 2 x 106 kilocalories per hour by means of the heat pump, which has an efficiency coefficient of 10 for the 20,000 Square meters of greenhouse heating. The well-known heat pumps, which are secondary Have coolant and indirect heat exchange, have efficiency coefficients, which are at best 3.5 to 4.5. The efficiency coefficient of the conventional Heat pumps can be enlarged by using very large heat exchangers, however, the capital outlay required for such an installation becomes inefficient leads.

Im Betrieb entfernt die erfindungsgemäße Wärmepumpe Wärme von einem mit der Entspannungskammer-Flüssigkeit verbundenen Wärmeaustauschbereich, um Wärme einem Wärmeaustauschbereich zuzuführen, der mit der gesammelten Flüssigkeit des Wassersprühnebels verbunden ist. Das für den Sprühnebel benutzte Wasser sammelt Wärme von dem Wasserdampf. Das Wasser der Entspannungskammer verliert infolge der Verdampfung Wärme. Es liegt eine sehr wirkungsvolle Wärmepumpe vor, die Wasser als Kühlmittel benutzt.In operation, the heat pump according to the invention removes heat from one with the expansion chamber liquid connected heat exchange area to heat to a heat exchange area to be supplied with the collected liquid of the Water spray is connected. The water used for the spray collects Heat from the water vapor. The water in the relaxation chamber loses as a result of Evaporation heat. There is a very effective heat pump that uses water as a Coolant used.

Zu den Vorteilen der hier beschriebenen Wärmepumpen gehört die Verwendung von Wasser als das Kühlmittel. Wasser ist ein preiswertes Kühlmittel, das erforderlichenfalls leicht ersetzbar ist.One of the advantages of the heat pumps described here is their use of water as the coolant. Water is an inexpensive coolant that can be used when necessary is easily replaceable.

Somit werden kostspielige Kühlmittel eliminiert.Expensive coolants are thus eliminated.

Es ist festzustellen, daß viele Arten von Kompressoren benutzt werden können; in einer bevorzugten Ausführungsform haben sich Kompressoren desjenigen Typs als ideal herausgestellt, der in den zuvor erwähnten israelischen Patenten beschrieben wurde.It should be noted that many types of compressors are used can; in a preferred embodiment, compressors have those Type turned out to be ideal, the in the aforementioned Israeli Patents.

Während die Prinzipien der Erfindung in Verbindung mit spezifischen Vorrichtungen und Anwendungen erläutert wurden, ist festzustellen, daß die vorliegende Beschreibung lediglich beispielhaft ist und die Erfindung in keiner Weise beschränken soll.While the principles of the invention in conjunction with specific Devices and applications have been explained, it should be noted that the present Description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention in any way target.

Claims

Vapor compression heat pump Claims 1. Water vapor compression heat pump, characterized by evaporation chamber means (12; 63, 64; 122; 163) through to this adjacent compressor chamber means (26, 31; 76, 79; 127, 132; 169), by compressor means (23, 29; 73, 74; 124, 131; 168, 173) for creating a higher pressure in the compressor chamber means, suction pipe means coupling through the compressor chamber means and the evaporator chamber means (24, 28; 74, 78; 126, 129; 167, 172) coupled to the compressor means, to lower pressures or negative pressures of the same to the evaporator chamber means pass through expansion chamber means (13; 67, 68; 123; 164) in the evaporation chamber means, the expansion chamber means including water (14; 69; 151; 166) passing through Evaporation at the lower pressure is cooled directly to chilled water to form by condenser chamber means (27, 32; 77, 82; 128, 133; 171, 176), the receive the water vapor at the higher pressure from the compressor chamber means, further by water spray means (33; 82; 134; 177) for spraying water, the the vapors are cooled and warmed in the condenser chamber means, and by water collection means (37; 86; 141; 187) to collect the warmed water after the spraying process.

2. Heat pump according to claim 1, characterized in that the compressor means (23, 29; 73, 74; 124, 131; 168, 173) comprise mechanical compressor means.

3. Heat pump according to claims 1 and 2, characterized in that that the condenser chamber means heat exchanger tube means (27, 32; 77, 82; 128, 133; 171, 176) to absorb the water vapor at the higher pressure and that the water sprays (33; 82; 134; 177) water on the heat exchanger tube means spray.

4. Heat pump according to claims 1 to 3, characterized by the first Circulation means (46; 88; 137; 189) for circulating the collected, heated Water to a first heat exchange means (36; 84; 162).

5. Heat pump according to claim 4, characterized in that the first Heat exchange means including condenser chamber means.

6. Heat pump according to claim 4, characterized in that the first Heat exchange means (36; 84; 162) external to the heat pump between the water collection means (43; 86; 187) and the water spray means (33; 82; 177) are arranged.

7. Heat pump according to claims 4 to 6, characterized by the second Circulation means (18; 101; 154; 183) for circulating the cooled water through second heat exchange means (19; 92; 152; 182) external to the heat pump between an outlet of the expansion chamber means (13; 6S, 67; 123; 164) and an inlet the same are arranged.

8. Heat pump according to claims 3 to 7, characterized in that that the compressor means a pair of KomprcEssoren (23, 29; 73, 74; 124, 131; 168, 173) comprise that the suction pipe means comprises a pair of suction pipes (24, 28; 74, 78; 126, 129; 167, 172) have that the heat exchanger tube means have a first and a second set of heat exchanger tubes (27, 32; 77, 81; 128, 133; 171, 176) have that a first compressor (23; 73; 124; 168) of the compressor pair directly to the expansion chamber means (13; 67, 68; 123; 164) via a first suction pipe (24; 74; 126) of the suction pipe pair is coupled that the first compressor the pressure of the water vapor received from the expansion chamber means increases and the vapors at increased pressure through the first set of heat exchanger tubes (27; 77; 128; 171) pushes that the second suction tube (28: 78; 129; 172) of the pair of suction tubes the second compressor (29 74; 131; 173) is assigned to the water vapors from the first set of heat exchanger tubes (27; 77; 128; 171) to evacuate and the pressure to further increase the water vapor in a second compression chamber (31; 79; 132) and the elevated pressure washer vapor in the second set of heat exchanger tubes (32; 81; 133; 176) and that the water spray means (33; 82; 134; 177) spraying the first and second seeds of the tubes (27, 32; 77, 81; 128, 133; 171, 176), precooling the water vapor in the first set of tubes and condensing it of the water vapor in the second set of tubes to establish, creating the water spray is heated by the latent heat of condensation generated when the Water vapor is released.

9. Heat pump according to claims 2 to 8, characterized-characterized, that the heat exchanger tubes (27, 32; 77, 81; 128, 133; 171, 176) made of aluminum are.

10. Heat pump according to claims 4 and 5, characterized in that that means for accomplishing the functions of the first heat exchanger inside the heat pump are provided.

11. Heat pump according to claim 6, characterized in that the first Heat exchanger is a water cooling tower (36; 84).

12. Heat pump according to the preceding claims, characterized in that that distilled water is a by-product of the condensation of water vapors in the Heat exchanger tubes is produced and that means are provided to the distilled To transfer water for purposes of use.

13. Heat pump according to the preceding claims, characterized in that that the chilled water from the expansion chamber means (13; 67, 68; 123; 164) is used for cooling purposes.

14. Heat pump according to the preceding claims, characterized in that that the heated water is used by the water collecting means as a heat source.