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1. (WO2019006565) METHOD FOR TRANSFERRING THE HEAT CONTAINED IN A GAS, AND HEAT EXCHANGER FOR THIS PURPOSE
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Patentansprüche

Verfahren zum Wärmetausch von in einem Fluid enthaltener Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid ein indirekt erwärmtes, Infrarotstrahlung emittierendes Gas verwendet wird, das über eine Zuleitung (2) zum Wärmetauscher (1) und in diesem durch einen Absorberraum (3) hindurch geführt wird, wobei im Absorberraum (3) wenigstens eine zur Nutzung der Wärme des Gases dessen Infrarotstrahlung absorbierende Oberfläche vorgesehen wird, und wobei der Massenstrom und die Temperatur des Gases derart eingestellt und die wenigstens eine für den Wärmetausch absorbierende Oberfläche derart ausgebildet wird, dass im Betrieb das Verhältnis ψ des durch sie fliessenden Wärmestroms durch Absorption gegenüber dem gesamten sie durchfliessenden Wärmestrom > 0,6 ist.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis ψ > 0,7, bevorzugt > 0,8 und besonders bevorzugt > 0, 9 ist.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gas ein heteropolares Gas aufweist, bevorzugt C02, Wasserdampf, CH4, NH3, CO, S02, HCl, NO, und N02 oder ein Gemisch dieser Gase.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Oberfläche durch Leitungen für ein zu erwärmendes Medium, bevorzugt Rohrleitungen (7) oder durch wenigstens einen Wandabschnitt des Absorberraums gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine absorbierende Oberfläche durch einen zu erwärmenden Werkstoff gebildet wird.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Infrarotstrahlen emittierende Gas in einem den Wärmetauscher (1) einschliessenden Kreislauf geführt wird, in welchem das Gas indirekt erwärmt wird, und wobei bevorzugt in diesem Kreislauf vor dem Wärmetauscher (1) ein Wärmespeicher (31) vorgesehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, wobei für die indirekte Erwärmung wenigstens eine der Wärmequellen Receiver (32), Wärmespeicher (35) oder Heizung, bevorzugt eine

elektrische Heizung (38), die besonders bevorzugt photovoltaisch gespiesen ist, verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Fluid ein indirekt auf eine Temperatur von > 1000 °K, bevorzugt > 1300 °K und besonders bevorzugt > 1500 °K erwärmtes Gas verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Infrarotstrahlung emittierende Gas unter einem Druck grösser als der Umgebungsdruck durch den Absorberraum (3) geführt wird, bevorzugt > 5 bar, bevorzugt > 10 bar, besonders bevorzugt > 20 bar und ganz bevorzugt > 50 bar.

10. Wärmetauscher zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Anordnung zum Transport von im Wärmetauscher durch Infrarotstrahlung Wärme abgebendes Gas, die einen Absorberraum (3) aufweist mit wenigstens einer für den Wärmetausch über Infrarotstrahlung vorgesehenen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) mit einer Zuleitung (2) für indirekt erwärmtes, Wärme abgebendes Gas ausgebildet ist und der Absorberraum (3) und die wenigstens eine absorbierende Oberfläche derart ausgebildet sind, dass im Betrieb bei einem vorbestimmten Massenstrom und einer vorbestimmten Temperatur des Wärme abgebenden Gases in der absorbierenden Oberfläche das Verhältnis ψ des sie durchfliessenden Wärmestroms durch Absorption gegenüber dem gesamten sie durchfliessenden Wärmestrom > 0,6 ist.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, mit einer Anordnung zum Transport von im Wärmetauscher durch Infrarotstrahlung Wärme abgebendes Gas, die einen Absorberraum (3) aufweist mit wenigstens einer für den Wärmetausch über Infrarotstrahlung vorgesehenen Oberfläche, und einem durch die Anordnung strömenden durch Infrarotstrahlung Wärme abgebendes, indirekt erwärmtes Gas, wobei der Wärmetauscher (1) mit einer Zuleitung (2) für das indirekt erwärmte, Wärme abgebende Gas ausgebildet ist und der Absorberraum (3) und die wenigstens eine absorbierende Oberfläche derart ausgebildet und der Massenstrom und die Temperatur des Wärme abgebenden Gases derart eingestellt sind, dass in der absorbierenden Oberfläche das Verhältnis ψ des sie durchfliessenden Wärmestroms durch Absorption gegenüber dem gesamten sie durchfliessenden Wärmestrom > 0,6 ist.

12. Wärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, wobei die wenigstens eine absorbierende Oberfläche durch eine Anzahl Leitungen, bevorzugt Rohrleitungen (7), gebildet ist, und wobei die Leitungen (7) als Bündel angeordnet sind, das sich durch den Absorberraum (3) erstreckt, und zwischen den Leitungen Raum für betriebsfähig durchströmendes, infrarot strahlendes abgebendes Gas vorgesehen ist.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, wobei im Absorberraum (3) eine Anzahl in diesem verteilte Leitungen mit je einer absorbierenden Oberfläche angeordnet sind und wenigstens eine im Betrieb durch das Wärme abgebende Gas ihrerseits erwärmbare weitere Oberfläche (23) vorgesehen ist, die im Betrieb durch Schwarzkörperstrahlung die absorbierenden Oberflächen bestrahlt, derart, dass der Wärmestrom durch Absorption durch die absorbierenden Oberflächen erhöht wird.

14. Wärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Absorberraum (3) druckfest, für einen Druck des Wärme abgebenden Gases > 5 bar, bevorzugt > 10 bar, besonders bevorzugt > 20 bar und ganz bevorzugt > 50 bar ausgelegt ist.

15. Wärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Anordnung zum Transport des Wärme abgebenden Gases betriebsfähig mit einer das Gas indirekt erwärmenden Wärmequelle verbunden ist, welche bevorzugt einen Wärmespeicher (31) aufweist.

16. Wärmetauscher nach Anspruch 15 , wobei die Wärmequelle wenigstens eines der Wärme produzierenden Mittel solarer Receiver (32), Wärmespeicher (31) oder eine bevorzugt elektrische, besonders bevorzugt durch photovoltaischen Strom gespiesene Heizung (38) aufweist.

17. Verfahren zum Betrieb eines Ofens, der einen Strömungsweg für zur Erzeugung der Nutzwärme zu verbrennende Gase aufweist, wobei im Strömungsweg ein Absorberraum (50) vorhanden ist der wenigstens eine für die Aufnahme für den Wärmetausch über Infrarotstrahlung vorgesehene Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsanordnung des Ofens nicht verwendet und dieser mit einer Zuleitung für indirekt erwärmtes, im Infrarotbereich strahlendes Gas versehen wird, derart, dass dieses Gas betriebsfähig in den Strömungsweg für zu verbrennende Gase hinein und diesem entlang geführt werden kann,

und dass dem Ofen im Betrieb indirekt erwärmtes, im Infrarotbereich strahlendes Gas mit einem Massenstrom und einer Temperatur zugeführt wird, so dass in der wenigstens einen absorbierenden Oberfläche das Verhältnis ψ des Wärmestroms durch Absorption gegenüber dem gesamten Wärmestrom > 0,6 ist.

Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Ofen in einen Kreislauf aus indirekt erwärmtem Gas geschaltet wird, der bevorzugt einen Wärmespeicher (31) einschliesst.

Verfahren nach Anspruch 17, wobei das indirekt erwärmte Gas eine Temperatur von > 1000 °K, bevorzugt > 1300 °K und besonders bevorzugt > 1500 °K aufweist.