Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING COLD AND THERMAL ENERGY AND AN ABSORPTION-MEMBRANE PLANT FOR CARRYING OUT SAID METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/002200
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing cold and heat energy in a heat pump mode by isolating a coolant from a solution through a semipermeable membrane which reduces the pressure required for such an isolation by using a capillary suction pressure immediately after the semipermeable membrane. The inventive absorption-membrane plant for carrying out said method comprises a coolant isolating unit which is provided with a semipermeable membrane (1) and a capillary structure (2) located immediately after the semipermeable membrane (1), a coolant solution supplying unit (7), a coolant evaporation unit, the function of which is carried out by the evaporation area of the capillary structure (2) and which is connected to a cold consumer, and a coolant absorption unit (8) connected to a heat consumer.

Inventors:
BELJAEV VLADIMIR PAVLOVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2007/000331
Publication Date:
December 31, 2008
Filing Date:
June 18, 2007
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BELJAEV VLADIMIR PAVLOVICH (RU)
International Classes:
F25B30/04
Foreign References:
RU2295677C22007-03-20
RU2125688C11999-01-27
US6438992B12002-08-27
US4152904A1979-05-08
JP2003075014A2003-03-12
Attorney, Agent or Firm:
ERMOLINSKY, Andrey Gennadievich (P.O.Box 35-9, Vladivostok 5, RU)
Download PDF:
Claims:
формула изобретения

1. способ получения холода и тепловой энергии путем:

- подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране; - выделения хладагента из крепкого раствора через полупроницаемую мембрану;

- организации кипения хладагента, прошедшего через полупроницаемую мембрану, с получением холода, с помощью подвода теплоты от внешнего потребителя холода;

- отвода слабого раствора хладагента, не прошедшего через полупроницаемую мем- брану, от полупроницаемой мембраны;

- отвода и последующего поглощения паров хладагента, образующихся при его кипении, отведенным слабым раствором хладагента, с получением тепловой энергии, отводимой к внешнему потребителю тепловой энергии; и

- повторной подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране, отличающийся тем, что:

- выделение хладагента через полупроницаемую мембрану осуществляют с помощью капиллярного давления капиллярной структуры отвода хладагента, включающую зону всасывания хладагента с одной стороны капиллярной структуры отвода хладагента и зону испарения хладагента с противоположной стороны капиллярной структуры отвода хладагента, которую размещают непосредственно за полупроницаемой мембраной так, чтобы зона всасывания хладагента примыкала к полупроницаемой мембране;

- кипение паров хладагента организуют непосредственно в зоне испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента с помощью подвода теплоты от внешнего потребителя холода непосредственно в зону испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента;

- пары хладагента, образующиеся при его кипении, отводят и поглощают с поверхности зоны испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента;

- подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране осуществляют при давлении ниже осмотического, достаточного для выделения хладагента через полупроницаемую мембрану с помощью капиллярного давления капиллярной структуры отвода хладагента.

2. способ по п.l, отличающийся тем, что подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране осуществляют при давлении, достаточном для отвода слабого раствора хладагента от полупроницаемой мембраны и повторной подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране.

3. способ по п.l, отличающийся тем, что подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране осуществляют с помощью подводящей капиллярной структуры, включающей зону подвода крепкого раствора хладагента с одной стороны подводящей капиллярной структуры и зону отвода крепкого раствора хла- дагента с противоположной стороны подводящей капиллярной структуры, при этом подводящую капиллярную структуру размещают непосредственно перед полупроницаемой мембраной так, чтобы зона подвода крепкого раствора хладагента примыкала к полупроницаемой мембране.

4. абсорбционно-мембранная установка для получения холода и тепловой энергии, включающая:

- средство выделения хладагента, включающее полупроницаемую мембрану, для выделения хладагента из крепкого раствора хладагента через полупроницаемую мембрану; - средство подачи раствора хладагента для подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране и отвода слабого раствора хладагента, не прошедшего через полупроницаемую мембрану, от полупроницаемой мембраны;

- средство испарения хладагента, соединенное с потребителем холода, для кипения хладагента, прошедшего через полупроницаемую мембрану, с помощью подвода теплоты от внешнего потребителя холода; и

- средство абсорбции хладагента, соединенное с внешним потребителем тепловой энергии, для поглощения паров хладагента, образующихся при его кипении в средстве испарения хладагента, слабым раствором хладагента, не прошедшим через полупроницаемую мембрану и отведенным от нее, с образованием крепкого раствора хладагента, повторно подаваемого средством подачи раствора хладагента к полупроницаемой мембране, отличающаяся тем, что:

- средство выделения хладагента дополнительно содержит капиллярную структуру отвода хладагента, включающую зону всасывания хладагента с одной стороны ка-

пиллярной структуры отвода хладагента и зону испарения хладагента с противоположной стороны капиллярной структуры отвода хладагента, которая размещена непосредственно за полупроницаемой мембраной так, чтобы зона всасывания хладагента примыкала к полупроницаемой мембране; - капиллярная структура отвода хладагента выполнена с возможностью создавать капиллярное давление для выделения хладагента через полупроницаемую мембрану;

- зона испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента выполняет функцию средства испарения хладагента; и - средство подачи раствора хладагента выполнено с возможностью подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране при давлении ниже осмотического, достаточного для выделение хладагента через полупроницаемую мембрану с помощью капиллярного давления капиллярной структуры отвода хладагента.

5. установка по п.4, отличающаяся тем, что капиллярная структура отвода хладагента выполнена в виде пластины из капиллярного материала.

6. установка по п.4, отличающаяся тем, что содержит канал для циркуляции холодоносителя внешнего потребителя холода, выполненный в зоне испарения хла- дагента капиллярной структуры отвода хладагента.

7. установка по п.4, отличающаяся тем, что средство подачи раствора хладагента выполнено в виде циркуляционного насоса.

8. установка по п.4, отличающаяся тем, что средство подачи раствора хладагента выполнено в виде подводящей капиллярной структуры, включающей зону подвода крепкого раствора хладагента и зону выделения хладагента, которая размещена непосредственно перед полупроницаемой мембраной так, чтобы зона выделения хладагента примыкала к полупроницаемой мембране.

9. установка по п.8, отличающаяся тем, что содержит корпус с внутренним пространством, в котором создан вакуум и размещены элементы установки, при этом:

- средство подачи раствора хладагента дополнительно включает емкость слабого раствора хладагента;

- капиллярная структура отвода хладагента дополнительно включает зону переноса хладагента, расположенную между зоной всасывания хладагента и зоной испарения хладагента, с поверхностью, изолированной от внутреннего пространства корпуса, а зона испарения хладагента имеет развитую поверхность для испарения паров хладагента во внутреннее пространство корпуса;

- подводящая капиллярная структура дополнительно включает зону отвода слабого раствора хладагента и зону абсорбции хладагента, причем зона выделения хладаген- та расположена между зоной отвода слабого раствора хладагента и зоной абсорбции хладагента, а свободные концы зоны отвода слабого раствора хладагента и зоны абсорбции хладагента погружены в емкость слабого раствора хладагента;

- зона абсорбции хладагента подводящей капиллярной структуры имеет развитую поверхность для поглощения паров хладагента из внутреннего пространства корпу- са.

10. установка по п.9, отличающаяся тем, что емкость слабого раствора хладагента размещена в самой нижней части внутреннего пространства корпуса; подводящая капиллярная структура и капиллярная структура отвода хладагента выпол- нены в виде пластин из капиллярного материала, которые расположены вертикально.

Description:

способ получения холода и тепловой энергии и абсорбционно-

мембранная установка для его осуществления

область техники изобретение относится к способам получения холода и тепловой энергии с помощью сорбционных установок непрерывного действия с использованием осмоса. более конкретно, изобретение относится к способу получения холода и тепловой энергии в режиме теплового насоса и к абсорбционно-мембранным установкам, осуществляющим такой способ.

предшествующий уровень техники

из предшествующего уровня техники известны абсорбционно-мембранные установки и системы, а также способ их работы, когда холод и тепловую энергию получают в режиме теплового насоса путем выделения хладагента из раствора через полупроницаемую мембрану под давлением выше осмотического, кипения хладагента с получением холода и последующего поглощения образующихся паров хладагента раствором с выделением теплоты.

обычно, высокое давление выше осмотического, создают с помощью насоса, хладагент выделяют из крепкого раствора, давление под полупроницаемой мембра- ной поддерживают выше давления кипения хладагента при окружающей температуре, кипение хладагента осуществляют при нагреве от внешнего источника низкопотенциальной энергии при низком давлении, а пары хладагента поглощают слабым раствором хладагента [патент US 4152901 а, опубл. 08.05.1979]. в других подобных абсорбционно-мембранных установках, для повышения их эффективности исполь- зуются различные дополнительные средства, устанавливаемые по потоку слабого раствора хладагента для снижения давления кипения хладагента и/или интенсификации процесса абсорбции, например, в виде клапана снижения давления [заявка JP 2004003765 а, опубл. 08.01.2004], детандера и/или эжектора [патент RU 2295677 C2, опубл. 20.03.2007]. однако, использование для выделения хладагента системы с насосом высокого давления определяет высокую стоимость установок и полученного с их использованием холода и/или тепловой энергии.

одним из путей снижения стоимости получения холода в абсорбционно- мембранных установках является замена насоса высокого давления альтернативным

средством. например, известен способ производства холода с помощью установки, размещенной в шахте, когда хладагент выделяют через полупроницаемую мембрану из слабого раствора под давлением, которое создают столбом воды с высотой, соответствующей глубине шахты [a.c. SU 1078216 а, опубл. 07.03.1984]. однако, об- ласть применения таких установок ограничена.

другим путем снижения стоимости получения холода в абсорбционно- мембранных установках является снижение давления, необходимого для выделения хладагента из раствора через полупроницаемую мембрану, за счет использования многосекционных или многоступенчатых установок, когда выделение хладагента осуществляется в секциях или ступенях установки последовательно [а.с. SU 1176149 а, опубл. 30.08.1985; патент RU 2295677 C2, опубл. 20.03.2007]. однако, в таких установках осмотическое давление снижается незначительно, а конструкции являются сложными.

между тем, в смежных областях техники, в установках с использованием по- лупроницаемых мембран, известен путь повышения эффективности таких установок за счет использования вместе с полупроницаемой мембраной капиллярных материалов. например, известно холодильное устройство, в котором капиллярный материал расположен перед полупроницаемой мембраной смежно с ней и служит для подачи теплоносителя непосредственно к этой мембране под действием капиллярных сил для отделения через мембрану паров теплоносителя для последующей их подачи к сорбенту [патент US 6438992 Bl, опубл. 27.08.2002]. также, известен аппарат проточного типа для разделения жидких смесей через полупроницаемую мембрану, в котором размещение слоя войлока между медной сеткой, на которую установлена полупроницаемая целлофановая мембрана, и самой мембраной, привело к стабили- зации процесса разделения жидкой смеси и повышению скорости испарения вещества, проникшего через мембрану [дытнерский ю.и. мембранные процессы разделения жидких смесей. - M.: химия. - 1975. - C.137, 182]. между тем, исследований влияния капиллярных материалов, помещенных смежно с полупроницаемой мембраной, на возможность снижения давления для выделении агента из крепкого рас- твора до сих пор не проводилось.

раскрытие изобретения

решаемая техническая задача - разработка способа получения холода и тепловой энергии, а также создание абсорбционно-мембранной установки для реализа-

ции этого способа, работающей в режиме теплового насоса путем выделения хладагента из раствора через полупроницаемую мембрану, позволяющих значительно снизить давление для выделения хладагента из крепкого раствора через полупроницаемую мембрану за счет использования капиллярного давления всасывания непо- средственно за полупроницаемой мембраной.

для решения поставленной технической задачи предлагается способ получения холода и тепловой энергии, включающий: подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране; выделения хладагента из крепкого раствора через полупроницаемую мембрану; организацию кипения хладагента, прошедшего через полупроницаемую мембрану, с получением холода, с помощью подвода теплоты от внешнего потребителя холода; отвод слабого раствора хладагента, не прошедшего через полупроницаемую мембрану, от полупроницаемой мембраны; отвод и последующее поглощение паров хладагента, образующихся при его кипении, отведенным слабым раствором хладагента, с получением тепловой энергии, отводимой к внеш- нему потребителю тепловой энергии; и повторную подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране. новым согласно настоящему изобретению является следующее: выделение хладагента через полупроницаемую мембрану осуществляют с помощью капиллярного давления капиллярной структуры отвода хладагента, включающую зону всасывания хладагента с одной стороны капиллярной структуры отвода хладагента и зону испарения хладагента с противоположной стороны капиллярной структуры отвода хладагента, которую размещают непосредственно за полупроницаемой мембраной так, чтобы зона всасывания хладагента примыкала к полупроницаемой мембране; кипение паров хладагента организуют непосредственно в зоне испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента с помощью подвода теплоты от внешнего потребителя холода непосредственно в зону испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента; пары хладагента, образующиеся при его кипении, отводят и поглощают с поверхности зоны испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента; и подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране осуществляют при давлении ни- же осмотического, достаточного для выделения хладагента через полупроницаемую мембрану с помощью капиллярного давления капиллярной структуры отвода хладагента.

подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране можно осуществлять при давлении, достаточном для отвода слабого раствора хладагента от

полупроницаемой мембраны и повторной подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране.

дополнительно, подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране можно осуществлять с помощью подводящей капиллярной структуры, включающей зону подвода крепкого раствора хладагента с одной стороны подводящей капиллярной структуры и зону отвода крепкого раствора хладагента с противоположной стороны подводящей капиллярной структуры, при этом подводящую капиллярную структуру размещают непосредственно перед полупроницаемой мембраной так, чтобы зона подвода крепкого раствора хладагента примыкала к полу- проницаемой мембране.

также предлагается абсорбционно-мембранная установка для получения холода и тепловой энергии, включающая: средство выделения хладагента, включающее полупроницаемую мембрану, для выделения хладагента из крепкого раствора хладагента через полупроницаемую мембрану; средство подачи раствора хладагента для подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране и отвода слабого раствора хладагента, не прошедшего через полупроницаемую мембрану, от полупроницаемой мембраны; средство испарения хладагента, соединенное с потребителем холода, для кипения хладагента, прошедшего через полупроницаемую мембрану, с помощью подвода теплоты от внешнего потребителя холода; и средст- во абсорбции хладагента, соединенное с внешним потребителем тепловой энергии, для поглощения паров хладагента, образующихся при его кипении в средстве испарения хладагента, слабым раствором хладагента, не прошедшим через полупроницаемую мембрану и отведенным от нее, с образованием крепкого раствора хладагента, повторно подаваемого средством подачи раствора хладагента к полупрони- цаемой мембране. новым согласно настоящему изобретению является следующее: средство выделения хладагента дополнительно содержит капиллярную структуру отвода хладагента, включающую зону всасывания хладагента с одной стороны капиллярной структуры отвода хладагента и зону испарения хладагента с противоположной стороны капиллярной структуры отвода хладагента, которая размещена не- посредственно за полупроницаемой мембраной так, чтобы зона всасывания хладагента примыкала к полупроницаемой мембране; капиллярная структура отвода хладагента выполнена с возможностью создавать капиллярное давление для выделения хладагента через полупроницаемую мембрану; зона испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента выполняет функцию средства испарения хла-

дагента; и средство подачи раствора хладагента выполнено с возможностью подачи крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране при давлении ниже осмотического, достаточного для выделение хладагента через полупроницаемую мембрану с помощью капиллярного давления капиллярной структуры отвода хладаген- та.

капиллярная структура отвода хладагента может быть выполнена в виде пластины из капиллярного материала.

абсорбционно-мембранная установка может содержать канал для циркуляции холодоносителя внешнего потребителя холода, выполненный в зоне испарения хладагента капиллярной структуры отвода хладагента.

средство подачи раствора хладагента может быть выполнено в виде циркуляционного насоса.

дополнительно, средство подачи раствора хладагента может быть выполнено в виде подводящей капиллярной структуры, включающей зону подвода крепкого раствора хладагента и зону выделения хладагента, которая размещена непосредственно перед полупроницаемой мембраной так, чтобы зона выделения хладагента примыкала к полупроницаемой мембране.

в последнем случае, абсорбционно-мембранная установка может дополнительно содержать корпус с внутренним пространством, в котором создан вакуум и разме- щены элементы установки, при этом: средство подачи раствора хладагента дополнительно включает емкость слабого раствора хладагента; капиллярная структура отвода хладагента дополнительно включает зону переноса хладагента, расположенную между зоной всасывания хладагента и зоной испарения хладагента, с поверхностью, изолированной от внутреннего пространства корпуса, а зона испарения хлада- гента имеет развитую поверхность для испарения паров хладагента во внутреннее пространство корпуса; подводящая капиллярная структура дополнительно включает зону отвода слабого раствора хладагента и зону абсорбции хладагента, причем зона выделения хладагента расположена между зоной отвода слабого раствора хладагента и зоной абсорбции хладагента, а свободные концы зоны отвода слабого раствора хладагента и зоны абсорбции хладагента погружены в емкость слабого раствора хладагента; зона абсорбции хладагента подводящей капиллярной структуры имеет развитую поверхность для поглощения паров хладагента из внутреннего пространства корпуса.

в последнем случае, емкость слабого раствора хладагента может быть размещена в самой нижней части внутреннего пространства корпуса, а подводящая капиллярная структура и капиллярная структура отвода хладагента выполняться в виде пластин из капиллярного материала, которые располагаются вертикально.

краткое описание фигур чертежей

изобретение далее поясняется более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых представлено: фиг.l - принципиальная схема абсорбционно-мембранной установки по од- ному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг.2 - местный вид / в увеличенном масштабе с фиг.1 ; фиг.з - общий вид абсорбционно-мембранной установки по другому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг.4 - вид в поперечном разрезе A-A фиг.з; фиг.5 - чертеж, иллюстрирующий функциональные зоны капиллярного насоса-абсорбера установки с фиг.з; и фиг.6 - чертеж, иллюстрирующий функциональные зоны капиллярного насоса-испарителя установки с фиг.з.

варианты осуществления изобретения

далее настоящее изобретение поясняется более подробно на примерах. пример 1. промышленная абсорбционно-мембранная установка с циркуляционным насосом низкого давления.

как представлено на фиг.l, промышленная абсорбционно-мембранная уста- новка включает: средство выделения хладагента, включающее полупроницаемую мембрану 1 и капиллярную структуру 2, установленную на поддерживающую сетку 3, размещенные в кожухе 4, который разделен на камеру циркуляции раствора хладагента 5 перед полупроницаемой мембраной 1 и камеру отвода паров хладагента 6 за полупроницаемой мембраной 1 и капиллярной структурой 2; средство подачи раствора хладагента в виде циркуляционного насоса 7; средство абсорбции хладагента в виде абсорбера 8; эжектор 9. также имеется ряд трубопроводов, в частности: трубопровод подачи крепкого раствора хладагента 10, соединяющий выход циркуляционного насоса 7 с входом в камеру циркуляции раствора хладагента 5; трубопровод отвода слабого раствора хладагента 11, соединяющий выход камеры цирку-

ляции раствора хладагента 5 с входом абсорбера 8 через регулирующий вентиль 12 и эжектор 9; трубопровод отвода крепкого раствора хладагента 13, соединяющий выход абсорбера 8 с входом циркуляционного насоса 7; а также трубопровод отвода паров хладагента 14, соединяющий выход камеры отвода паров хладагента 6 с вхо- дом эжектора 9. трубопроводы подвода и отвода теплоносителя внешнего потребителя тепла и подвода и отвода холодоносителя потребителя холода не показаны, а эти направления подвода и отвода показаны на фиг.1 стрелками. при этом показан канал циркуляции холодоносителя 15 внешнего потребителя холода.

как представлено на фиг.2, капиллярная структура 2 имеет зону всасывания хладагента 16 с одной стороны и зону испарения хладагента 17 с противоположной стороны, при этом зона всасывания хладагента 16 примыкает вплотную к полупроницаемой мембране 1, в частности за счет опоры на поддерживающую сетку 3. канал (или каналы) циркуляции холодоносителя 15 (показан на фиг.2 пунктирной линией) проходят через зону испарения хладагента 17, которая выполняет функцию средства испарения хладагента.

промышленная абсорбционно-мембранная установка работает следующим образом.

до начала работы промышленная абсорбционно-мембранная установка ва- куумируется. крепкий раствор хладагента с помощью циркуляционного насоса 7 по трубопроводу подачи крепкого раствора хладагента 10 поступает в камеру циркуляции раствора хладагента 5, где прокачивается вдоль полупроницаемой мембраны 1, и хладагент выделяется из крепкого раствора через полупроницаемую мембрану 1, всасываясь в зону всасывания хладагента 16 капиллярной структуры 2, как за счет давления в камере циркуляции раствора хладагента 5, создаваемого циркуляционным насосом 7, так и за счет капиллярного давления всасывания, создаваемого зоной всасывания хладагента 16, градиент которого направлен от полупроницаемой мембраны 1.

хладагент, проникший через полупроницаемую мембрану 1 в зону всасыва- ния хладагента 16 капиллярной структуры 2, под действием капиллярного давления далее поступает в зоне испарения хладагента 17 капиллярной структуры 2 и испаряется с ее поверхности в камеру отвода паров хладагента 6, откуда пары хладагента направляются по трубопроводу отвода паров хладагента 14 к эжектору 9. в зоне испарения хладагента 17 за счет кипения хладагента производится холод, который от-

водится холодоносителем потребителя холода, циркулирующим по каналу циркуляции холо доносителя 15, при этом, тепло, поступающее в этот канал вместе с холодоносителем от потребителя холода и отбираемой от него, используется для кипения хладагента в зоне испарения хладагента 17 капиллярной структуры 2. слабый раствор хладагента, после вышеописанного выделения хладагента через полупроницаемую мембрану 1, отводится из камеры циркуляции раствора хладагента 5 по трубопроводу отвода слабого раствора хладагента 11 через регулирующий вентиль 12 к эжектору 9. эжектор 9 позволяет использовать энергию слабого раствора хладагента для понижения давления в камере отвода паров хладагента 6 за счет подсасывания паров хладагента эжектором, а также способствует интенсивному перемешиванию паров хладагента с каплями слабого раствора хладагента, что интенсифицирует дальнейший процесс абсорбции в абсорбере 8, где пары хладагента поглощаются слабым раствором хладагента с выделением теплоты, отводимой теплоносителем потребителя тепла. далее, полученный в абсорбере 8 крепкий раствор хладагента отводится по трубопроводу отвода крепкого раствора хладагента 13 к циркуляционному насосу 7 и рабочий цикл повторяется.

следует отметить, что циркуляционный насос 7 должен подавать крепкий раствора хладагента при давлении, которое ниже осмотического, и достаточно для выделение хладагента через полупроницаемую мембрану 1 с помощью капиллярного давления капиллярной структуры 2. как известно, капиллярное давление в обычных капиллярах составляет около 1,5 мпа и может достигать 2000 мпа в капиллярах обратноосмотических мембран. таким образом, только капиллярного давления, как бы «пpoтягивaющeгo» хладагент через полупроницаемую мембрану 1, может оказаться достаточно, а циркуляционный насос 7 в этом случае должен только обеспечивать циркуляцию раствора хладагента, т.е. подачу крепкого раствора хладагента к полупроницаемой мембране 1, отвода от нее слабого раствора хладагента, работу эжектора и дальнейший возврат крепкого раствора хладагента в циркуляционный насос 7. т.е. в качестве циркуляционного насоса 7 может использоваться циркуля- ционный насос практически любого типа, например насос низкого давления (0,2-0,6 мпа) или помпа, обеспечивающая вышеуказанный требуемый напор.

в качестве полупроницаемой мембраны 1 могут использоваться любые известные мембраны, пористые и непористые, из любых подходящих материалов, например, полимерные пленки (полиэтиленовые, полипропиленовые, целлофановые,

фторопластовые и др.), мембраны с жесткой структурой (металлические, из пористого стекла и др.), керамические мембраны, полученные спеканием, и т.д.

в качестве рабочего тела могут использоваться различные подходящие системы хладагент-абсорбент, например, растворы вода-пиридин, вода-этиленгликоль, вода-капролактам, метанол-гликоль, пропан-гептан и т.д.

в качестве материала капиллярной структуры 2, например изготовленной в виде пластины равной толщины с размерами в плане, соответствующими размерам полупроницаемой мембраны 1, могут использоваться любые подходящие материалы, например, как традиционные материалы типа войлока, так и современные мате- риалы, в частности изготовленные на основе металловойлока, порошков и сеток методом спекания в вакуумных печах. такие современные жесткие материалы не требуют использования в конструкции поддерживающей сетки 3. более того, сама полупроницаемая мембрана 1 может быть выполнена за счет спекания подходящих металловойлока, порошков и/или сеток за одно целое с капиллярной структурой 2, как бы являясь ее верхним слоем с соответствующей проницаемостью.

кроме того, с целью повышения эффективности работы установки, можно индивидуально подбирать размеры проходного сечения капилляров зоны всасывания хладагента 16 и зоны испарения хладагента 17 капиллярной структуры 2, равно как и их толщину, которые могут быть различными в зависимости от конкретных условий. например, капилляры зоны всасывания хладагента 16 могут быть тонып- ше капилляров зоны испарения хладагента 17 для улучшения условий испарения хладагента.

дополнительно, следует отметить, что на фиг.l и фиг.2 показана горизонтальная ориентация полупроницаемой мембраны 1 для использования силы тяготе- ния. однако, использование капиллярной структуры 2, способной работать вне зависимости от направления силы тяготения и при их отсутствии , позволяет использовать любую ориентацию и форму полупроницаемой мембраны 1.

дополнительно, к абсорбционно-мембранной установке по настоящему изобретению могут подключаться последовательно и/или параллельно две или более подобные установки, например, как это раскрыто в известном техническом решении этого же изобретателя [патент RU 2295677 C2, опубл. 20.03.2007].

пример 2. абсорбционно-мембранная экспериментальная установка малой мощности с капиллярным циркуляционным насосом-абсорбером.

как представлено на фиг.з, элементы абсорбционно-мембранной экспериментальной установки выполнена во внутреннем пространстве 18 объемом 500 см корпуса 19, в котором предварительно создан вакуум. на фиг.4 эта установка показана в поперечном разрезе без корпуса 19. на фиг.5 представлен чертеж, иллюстри- рующий функциональные зоны капиллярного насоса-абсорбера 20 этой установки, а на фиг.6 - капиллярного насоса-испарителя 21, при этом разбивка на функциональные зоны произведена на этих фигурах пунктирными линиями.

эта установка (см. фиг.3-6) содержит следующие элементы.

капиллярный насос-абсорбер 20, представляет из себя три одинаковые вер- тикальные пластины п-образной формы, изготовленные из бумажных полотенец, причем каждая из пластин включает следующие функциональные зоны (см. фиг.5): зону подвода крепкого раствора хладагента 22, зону выделения хладагента 23, зону отвода слабого раствора хладагента 24 и зону абсорбции хладагента 25 со свободными поверхностями. капиллярный насос-испаритель 21, представляет из себя две одинаковые вертикальные пластины прямоугольной формы, также изготовленные из бумажных полотенец, причем каждая из пластин включает следующие функциональные зоны (см. фиг.6): зону всасывания хладагента 27 покрытую со всех сторон полупроницаемой мембраной 27 из полиэтиленовой пленки, зону испарения хладагента 29 со свободными поверхностями и зону переноса хладагента 30 между ними, которая гидроизолирована от внутреннего пространства 18 за счет покрытия 31 (на фиг.6 не показано) со всех сторон из пленки, в качестве которой использовался скотч.

также имеется закрытая емкость 32 со слабым раствором хладагента, расположенная на дне внутреннего пространства 18, и теплопроводные стержни 33 и 34, соединенные с зоной абсорбции хладагента 25 капиллярного насоса-абсорбера 20 и зоной испарения хладагента 28 капиллярного насоса-испарителя 21 соответственно, которые выведены за пределы внутреннего пространства 18 для осуществления измерений.

следует отметить, что первоначально, закрытая емкость 32 заполняется крепким раствором хладагента, который становится слабым уже в процессе работы установки, как будет описано ниже.

три пластины капиллярного насоса-абсорбера 20 и две пластины капиллярного насоса-испарителя 21 сложены параллельно в вертикальный пакет и сжаты канцелярской прищепкой 26 так, чтобы пластины капиллярного насоса-испарителя

21 находились между двумя пластинами капиллярного насоса-абсорбера 20, при этом зона выделения хладагента 23 капиллярного насоса-абсорбера 20 должна совпадать и плотно соприкасаться с полупроницаемой мембраной 28, покрывающей зону всасывания хладагента 27 капиллярного насоса-испарителя 21. нижняя часть зоны абсорбции 25 и нижняя часть зоны отвода слабого раствора хладагента 24 капиллярного насоса-абсорбера 20 погружены в раствор хладагента, содержащийся в закрытой емкости 32.

экспериментальная установка работает следующим образом.

слабый раствор хладагента всасывается из закрытой емкости 32 через ниж- нюю часть зоны абсорбции 25 капиллярного насоса-абсорбера 20 за счет капиллярного давления и поднимается через эту зону, насыщаясь парами хладагента из внутреннего пространства 18, при этом раствор хладагента становится крепким и попадает в зону выделения хладагента 23 через зону подвода крепкого раствора хладагента 22 капиллярного насоса-абсорбера 20, где проходит вдоль полупроницаемой мембраны 28, и хладагент выделяется из крепкого раствора через эту полупроницаемую мембрану 28, всасываясь в зону всасывания хладагента 27 капиллярного насоса-испарителя 21, как за счет капиллярного давления, создаваемого в зоне выделения хладагента 23, градиент которого направлен к полупроницаемой мембране 28, так и за счет капиллярного давления всасывания, создаваемого зоной всасывания хладагента 27, градиент которого направлен от полупроницаемой мембраны 28.

хладагент, проникший через полупроницаемую мембрану 28 в зону всасывания хладагента 27, под действием капиллярного давления далее через зону переноса хладагента 30 поступает в зону испарения хладагента 29 капиллярного насоса- испарителя 21 и испаряется с ее поверхности во внутреннее пространство 18, откуда пары хладагента абсорбируются зоной абсорбции хладагента 25 капиллярного насоса-абсорбера 20, насыщая хладагентом его слабый раствор, поднимающийся из закрытой емкости 32. в зоне испарения хладагента 29 за счет кипения хладагента производится холод, который отводится наружу по теплопроводному стержню 34.

поверхность зоны абсорбции хладагента 25 поглощает пары хладагента из внутреннего пространства 18 с выделением тепла, отводимого по теплопроводному стержню 33.

слабый раствор хладагента, после вышеописанного выделения хладагента через полупроницаемую мембрану 28, отводится от полупроницаемой мембраны,

стекая из зоны выделения хладагента через зону отвода слабого раствора хладагента

24 в закрытую емкость 32. рабочий цикл повторяется.

во время экспериментов в качестве холодильного агента использовалась вода, а в качестве абсорбента - этиленгликоль. для обеспечения стабильной циркуля- ции удельный вес абсорбента выбирают больше 1 г/см 3 . экспериментальная установка находилась в помещении при нормальных условиях, т.е. при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре. измерение температур теплопроводных стержней 33 и 34 во время вышеописанной работы установки показало наличие разницы этих температур равной примерно 1,5° с.

промышленная применимость

настоящее изобретение может быть использовано в холодильной технике, системах кондиционирования воздуха, в энергетических установках и системах отопления. использование этого изобретения позволяет значительно снизить давление для выделении хладагента из крепкого раствора через полупроницаемую мембрану, что приводит к снижению затрат энергии на работу насоса, а также к снижению нагрузок на детали и узлы абсорбционно-мембранной установки, что, в свою очередь, повышает надежность и безопасность ее эксплуатации и снижает стоимость как самой установки, так и произведенного с ее использованием холода и/или тепловой энергии.

очевидно, что приведенные выше примеры использованы только для целей иллюстрации возможности осуществления изобретения и ни в коей мере не ограничивают объем правовой охраны, представленный в формуле изобретения, при этом специалист в данной области техники относительно просто способен осуществить и другие пути осуществления изобретения в духе и в рамках формулы настоящего изобретения.