Geothermal heat pumps with two-phase condensing ejector

• Autorzy: Bergander M.

Warianty tytułu

PL

Geotermalne pompy ciepła z dwufazowym kondensacyjnym ejektorem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the development of a novel vapor compression cycle for refrigeration with regenerative use of the potential energy of two-phase flow expansion, which in traditional systems is lost in expansion valves. The new cycle includes a second step compression by an ejector device, which combines the compression with simultaneous throttling of the liquid. The compressor compresses the vapor to approximately 2/3 of the final pressure and additional compression is provided in an ejector, thus the amount of mechanical energy required by a compressor is reduced and the efficiency is increased. Investigations described here were performed under the funding from the US Department of Energy. The thermodynamic model was developed for R22 refrigerant, showing a possible efficiency improvement of 38% as compared to the traditional vapor compression cycle. The theoretical work was followed by building a 10 kW prototype and practical demonstration of 16% energy savings in the first attempt.

PL

W artykule opisano rozwój systemów chłodniczych wykorzystujących energię potencjalną dwufazowego rozprężanie, która jest tracona w tradycyjnych systemach. Nowy cykl zawiera dodatkowy etap sprężania przy użyciu ejektora, który łączy sprężanie z jednoczesnym dławieniem płynu. Kompresor spręża pary do około 2/3 końcowego ciśnienia, a dodatkowe sprężanie ma miejsce dzięki ejektorowi. Z tego względu całkowita energia dostarczana do kompresora jest zmniejszona i tym samym sprawność jest podniesiona. Prace opisane w artykule były prowadzone dzięki wsparciu Ministerstwa Energii USA. Model termodynamiczny został rozwinięty dla czynnika R22, pokazując możliwe podniesienie sprawności o 38% w porównaniu do tradycyjnego cyklu sprężania. Prace teoretyczne zostały wzbogacone przez wybudowany 10kW prototyp i pokaz rzeczywistej oszczędności 16% energii przy pierwszej próbie.

Słowa kluczowe

EN

heat pumps; refrigeration systems; ejector

PL

pompa ciepła; systemy chłodnicze; ejektor

• Wydawca: Mastermedia sp. z o.o.
• Czasopismo: Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 4
• Strony: 1--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Bergander M.

• Magnetic Development, Inc. Madison, CT 06443, USA,

Bibliografia

• [1] Downar-Zapolski P., et al., The Non-Equilibrium Relaxation Model for One-Dimensional Flashing Liquid Flow, Int. J. Multiphase Flow, Vol. 22, No.3, 1996, pp.473-483
• [2] Miguel, J., Brown, G.A., An Analytical and Experimental Investigation of a Condensing Ejector with a Condensable Vapor, AIAA Paper, No. 64-469, 1964
• [3] Schmidt, David P., M. L. Corradini, and C. J. Rutland, A Two-Dimensional, Non-Equilibrium Model of Flashing Nozzle Flow, 3rd ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference, (1999).
• [4] Van Wijngaarden, L., One-Dimensional Flow of Liquids Containing Small Gas Bubbles, Annual Fluid Mechanics, 1972, vol. 4, pp. 369-396
• [5] Wallis, Graham B., Critical Two-Phase Flow, Int. J. Multiphase Flow, 1980, Vol. 6, pp. 97-112
• [6] Witte, J.H., Mixing Shocks in Two-phase Flow, J. of Fluid Mech., May 1969, Vol. 36,pp. 101-139
• [7] Bergander, M.J., New Regenerative Cycle for Vapor Compression Refrigeration, U.S.Dept. of Energy, OSTI I.D. 850491, Final Report, Aug. 2005.
• [8] Campbell, I. J.; Pitcher, A, S., Shock Waves in a Liquid Containing Gas Bubbles,Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Volume 243, Issue 1235, pp. 534-545.
• [9] Daqing, L., Groll, E.A., Transcritical CO2 Refrigeration Cycles with Ejector-Expansion Device, Intern. Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, July 12-15, 2004, Paper No. R153
• [10] Elbel, S.W., Hrnjak, P.S., Effect of Internal Heat Exchanger on Performance of Transcritical CO2 Systems with Ejector, Intern. Refrigeration and Air Conditioning Conf. at Purdue, July 12-15, 2004, Paper No. R166
• [11] Kornhauser, A.A., The use of and Ejector as a Refrigerant Expander, Proc. of 1990 USNCR/IIR-Purdue Refrigeration Conference, West Lafayette, IN. p.10-19.
• [12] Parsons, C.A., The Steam Turbine, Rede Lecture, Cambridge. University Press, Cambridge, (1911)
• [13] Samkhan, I.I., New Effective Geothermal Heat Pumps (Refrigerators) with using the Regenerative Method of Thermal Transformation, Report of CRDF, Award No. RE1–5009–YA–03, March 2005.
• [14] Bohdal T. et. al., Urządzenia chłodnicze sprężarkowe parowe (book in Polish), WNT, Warsaw 2003, 529 p.
• [15] Fisenko, V.V., S’zhimayemost Teplonosityela i Effektivnost Raboty Konturov Tsirkulatsiy Ya.E.U., (book in Russian), Energoatomizdad, Moscow, 1987, 196 p.
• [16] Gay, N.H., Refrigerating System, 1931, US Patent No. 1,836,318