Спосіб отримання холоду і теплової енергії в режимі теплового насоса

1. Спосіб отримання холоду і теплової енергії в режимі теплового насоса, який включає нагрів та випаровування хладагента, подачу пари хладагента на розчинення в абсорбенті при низькому тиску, підігрів розчину хладагента і абсорбенту, виділення хладагента з розчину через напівпроникну мембрану при підвищенні тиску і підвищенні температури, охолодження абсорбенту і його повернення на наступний етап отримання розчину з хладагентом, конденсація пари хладагента з отриманням теплової енергії, повернення хладагента на випаровування, який відрізняється тим, що хладагент виділяють з його розчину в абсорбенті при температурі 90 300 °С, а як напівпрони U 2 (19) 1 3 опубл. 20.03.2007, бюл. № 8], який здійснюється на мембранній абсорбційній установці і включає виділення хладагенту з міцного розчину через напівпроникну мембрану під тиском, що вище осмотичного, створеним насосом, кипіння хладагента, що нагрівається від зовнішнього джерела низькопотенціальної енергії при низькому тиску з отриманням холодильного ефекту, поглинання утвореної при цьому пари слабким розчином хладагента з отриманням теплової енергії при конденсації і розчиненні, підтримку тиску під мембраною вище за тиск кипіння хладагента при навколишній температурі. Недоліком існуючого способу є недостатня ефективність його здійснення внаслідок невизначеності меж оптимальних параметрів проведення процесу. Задачею корисної моделі є підвищення ефективності способу отримання холоду і теплової енергії в режимі теплового насоса шляхом оптимізації температурних параметрів процесу виділення хладагента з розчину абсорбенту на селективній силоксановой мембрані. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання холоду і теплової енергії в режимі теплового насоса, який включає нагрів та випаровування хладагенту, подачу пари хладагенту на розчинення в абсорбенті при низькому тиску, підігрів розчину хладагенту і абсорбенту, виділення хладагенту з розчину через напівпроникну мембрану при підвищенні тиску і підвищенні температури, охолодження абсорбенту і його повернення на наступний етап отримання розчину з хладагентом, конденсація пари хладагента з отриманням теплової енергії, повернення хладагента на випаровування, новим є те, що хладагент виділяють з його розчину в абсорбенті при температурі 90 300°С, а як напівпроникну мембрану використовують селективну силоксанову мембрану. Новим також є те, що підігрів розчину хладагенту в абсорбенті та охолоджування абсорбенту здійснюють на теплообміннику, виконаному з селективної силоксанової мембрани. Новим також є те, що підігрів хладагенту перед випаровуванням здійснюють на теплообміннику. Новим також є те, що процес генерації абсорбенту здійснюють послідовно N разів, де N більше одиниці. Новим також є те, що у процесах випаровування, розчинення та виділення з розчину послідовно використовують декілька хладагентів та абсорбентів. При здійсненні способу процеси виконуються в наступній послідовності: випаровування хладагенту, подача пари хладагента на розчинення в абсорбенті при низькому тиску, підігрів розчину хладагенту та адсорбенту, виділення хладагента з його розчину в абсорбенті через селективну силоксанову мембрану при підвищенні тиску та підвищенні температури до 90 300°С, охолодження абсорбенту і його повернення на наступний етап отримання розчину з хладагентом, конденсація пари хладагенту з отриманням теплової енергії та повернення хладагенту на випаровування. 49077 4 Підігрів розчину хладагента і абсорбенту та охолодження абсорбенту здійснюють на теплообміннику, який може бути виконаним з селективної силоксановой мембрани. Суть корисної моделі полягає в тому, що теплота підводиться до випарника, а корисне тепло відводиться від конденсатора. У циклі абсорбції використовується контур, в якому знаходиться рідкий абсорбент. Хладагент поглинається абсорбентом при низькому тиску в абсорбері, потім розчин абсорбенту і хладагенту перекачується в область високого тиску в генератор, де відбувається підведення тепла і розділення абсорбенту і хладагенту. Тепло, що виділилося при цьому розділенні, і тепло, що виділилося на випарнику, в сумі дають ККД теплового насоса більше одиниці. Коефіцієнт перетворення COP (coefficient of performance) рівний відношенню теплопродуктивності теплового насоса Qp до потужності, споживаної генератором N: COP = QрN У спрощеному вигляді|виді| СОР=1+ Tі (TgTa)/Tg(Tc-Tі) Де Ті - температура випарника Tg - температура генератора Та - температура абсорбера Тс - температура конденсатора Звідси витікає, що для підвищення COP теплового насоса необхідно підвищити температуру генератора, що буде сприяти більш якісному відділенню чистого хладагенту з розчину абсорбенту та підвищенню ефективності роботи випарника. Виділення абсорбенту в генераторі абсорбційного теплового насоса, що проводиться на селективній силоксановой мембрані, суттєво збільшить коефіцієнт перетворення теплового насоса, відповідно до стандартного циклу розділення хладагента і абсорбенту з точкою замерзання нижче 0°С (цикл Ренкина). Теплообмінник з рідиною, виконаний на основі селективної силоксанової мембрани, до ефекту передачі температури додає ще один ступінь абсорбції. Крім того, використання селективної силоксанової мембрани дозволяє об'єднати абсорбер і генератор у єдине ціле, і, таким чином, проводити на селективній силоксановій мембрані і розчинення хладагента в абсорбері, і виділення хладагента з абсорбера, тим самим уникнути втрат тепла і на абсорбері, і на генераторі, що підвищить СОР теплового насоса, а також дозволить застосовувати в якості хладагенту рідини, що замерзають при низьких температурах, наприклад водні розчини етиленгліколя. Спосіб може бути здійснений за допомогою пристроїв, представлених на (фіг). 1 і 2. На фіг. 1 представлена схема пристрою, який складається з випарника 1, абсорбера 2, теплообмінника 6, насоса 3, генератора 4, який включає селективну силоксанову мембрану, конденсатора 5, дроселя 7 та 8. Пристрій працює таким чином. Низькотемпературне джерело тепла (не показане) нагріває випарник 1, в якому хладагент закипає і поступає в абсорбер 2, де поглинається абсорбентом при низькому тиску. Через теплообмінник 6, який виконаний з селективної силоксанової мем 5 49077 брани, суміш хладагенту і абсорбенту за допомогою насоса 3 поступає в область високого тиску в генератор 4, де при температурі 90 300°С відбувається розділення хладагенту і абсорбенту. Температура в генераторі обмежується стабільністю матеріалів і рівнем напруги, викликаної тиском на силоксановій мембрані. При цьому хладагент по відношенню до абсорбенту повинен мати менший осмотичний тиск. Абсорбер через дросель 7 повертається в абсорбер по гілці В. Хладагент по гілці А поступає в конденсатор 5, де віддає тепло, а через дросель 8 і поступає у випарник 1. На фіг. 2 представлений ще один з можливих варіантів реалізації, який складається з випарника 1, селективної силоксанової мембрани 4, що виконує роль і абсорбера, і генератора, насоса 3, конденсатора 5, дроселя 7. При роботі пристрою, здійснюються процеси, що аналогічні вищеописа Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 ним процесам. Однак при цьому, селективна силоксанова мембрана 4 виконує функцію розділення хладагента і абсорбенту, а також розділення областей високого і низького тиску теплового насоса. Це запобігає втратам тепла при проходженні абсорбенту по гілці В і підвищує СОР теплового насоса. Крім того, в цьому випадку пристрій спрощується внаслідок відсутності теплообмінника для підігріву розчину хладагенту і абсорбенту та для охолоджування абсорбенту. Крім того, для підвищення СОР теплового насоса можна здійснити підігрів хладагенту перед випаровуванням на теплообміннику, встановленим перед випаровувачем, виконати процес генерації абсорбенту послідовно N разів, де N більше одиниці, а також у процесах випаровування, розчинення та виділення з розчину послідовно використати декілька хладагентів та абсорбентів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601