[发明专利]用于实施工作介质的交替的蒸发和冷凝过程的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于实施工作介质的交替的蒸发和冷凝过程的方法和一种按照权利要求5前序部分所述的用于运行这种方法的设备。

背景技术

这种设备例如应用在空调技术中、特别是热的吸热泵或冷冻装置中。在这种装置中周期地吸取和解吸以冷却介质形式的工作介质。在此从气相转变到液态的紧密状态或者从液态的状态转变回到气相。在此被释放的凝结热向外面被排出或者必须从外面输送给该设备。

冷凝和蒸发表现虽然在热技术上是类似的，但是它们要求不同的前提条件以便获得良好的传热。这主要决定性地由通过工作介质膜传送热量来决定。膜厚越大，必须克服的传热阻力就越大。

在由现有技术已知的冷凝器和冷凝过程中因此形成的传热面膜通过合适的措施、特别是表面涂层或表面结构来去除。相反，在蒸发时尝试，在传热面上产生尽可能薄的膜。这种设备因此例如实施为落膜蒸发器或旋转蒸发器，在其中，工作介质分布得尽可能薄。

一方面在冷凝过程中膜的去除和另一方面在蒸发中形成薄的工作介质膜厚的必要性，阻碍用一个唯一的装置实施两个过程，或者阻碍两个过程之一在该装置内是优选的而另一个过程只以有限的效率进行。但是在其中不仅实施冷凝而且实施蒸发的组合式装置尤其是在吸收过程中是有极大兴趣的，如吸收过程在组合式装置中按加热和冷却技术实现，因为由此可以实现紧凑的和成本有利的热技术设备、特别是热泵或冷却机。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种用于在同时设定作为蒸发和冷凝面的传热面上实施工作介质的交替的蒸发和冷凝过程的方法，在该方法中不仅冷凝过程而且对于蒸发过程以相同的效率实施。此外目的是，创建一种用于交替地蒸发和冷凝工作介质的、紧凑的和高效地工作的设备。该设备应该特别是可应用在循环过程中，在该过程中，在同一个装置中蒸发和冷凝工作介质并且确保在两个过程阶段中尽可能高的效率。

该目的通过具有权利要求1特征部分特征的、用于实施工作介质的交替的蒸发和冷凝过程的方法来实现。诸从属权利要求包含按本发明方法的适宜的和/或有利的设计。关于设备方面，该目的是通过具有权利要求5特征部分特征的设备来实现的。诸从属权利要求同样包含该设备的适宜的和/或有利的实施形式。

一种用于在同时设定作为蒸发和冷凝面的传热面上实施交替的工作介质蒸发和冷凝过程的方法，其特征在于，在由一个冷凝过程和一个蒸发过程构成的每个工作循环期间，在冷凝过程期间形成的工作介质冷凝物膜持久地保留在传热面上并且接着在蒸发过程期间被传热面蒸发。

按本发明方法的构思因此是，把在冷凝期间形成的工作介质冷凝物膜保留在传热面上并且中间存储在那里。在蒸发期间，该冷凝物膜重新被转变为气相。由此达到两种效果。一方面，在冷凝中的传热只进行这样长，直至已经形成整个冷凝物膜。在该点上，工作介质完全凝结并且凝结结束。工作介质向传热面的传热由此只在低的程度上受到影响，因为在冷凝期间该膜还没有完全形成。另一方面，通过以冷凝物膜形式存储工作介质，似乎本身促使液态工作介质的对于蒸发过程有利的薄的和均匀的分布并且不必首先通过附加的设备或方法步骤来产生。总体上由此不仅冷凝过程而且蒸发过程以相同的效率在同一个传热面上实施并且可以无中间步骤地进行。

适宜的是，在工作介质的量与传热面的大小之间的比例设定为，至少使得冷凝物膜的厚度保持为小于临界膜厚度，在该临界膜厚度时冷凝物膜开始滴落。在这种状况下，整个工作介质在现场在传热面上凝结和存储。由此存储步骤和以后的分布步骤不再是必须的。同样取消了用于冷凝物的收集装置。传热面本身起存储位置的作用。

在该方法的另一实施形式中，在工作介质的量与传热面的大小之间的比例设定为，使得在冷凝物膜厚度最小的情况下达到传热面的基本上均匀的覆盖。这种实施结构保证尽可能高的蒸发过程效率和同时最大地利用传热面作为用于冷凝物的现场存储器。

在该方法的一种有利的设计中，通过吸湿地/展开地和/或加大表面地形成传热面来达到用冷凝物膜覆盖传热面。由此冷凝物膜均匀地扩展，其中，传热面的表面加大提高了其存储能力。

用于在同时设定作为蒸发和冷凝面的传热面上实施交替的工作介质蒸发和冷凝过程的设备，按照本发明，其特点在于，传热面构成为用于工作介质冷凝物膜的现场存储器，该冷凝物膜在冷凝过程期间保留在传热面上并且在蒸发过程期间蒸发、覆盖传热面以及不滴落。

适宜的是，在传热面的大小与转变为冷凝物膜的工作介质的量之间的比例设计为，使得冷凝物膜的厚度在基本上均匀地覆盖传热面的情况下最小。这尤其是提高蒸发过程的效率。