Bo przecież całe ciepło dostarczone do kotła zostaje potem oddane w chłodnicy i gdzieś utracone w powietrze, wodę czy inny sposób. Jak ktoś grzeje 3kW to 3kW ciepła idzie w niwecz. Niektórzy wykorzystują to np do grzania domu. Ale nie każdy tak może i nie zawsze się da, np w lato.
Mój pomysł opiera się o pompę ciepła która energię z chłodnicy wepcha z powrotem do kotła pobierając znacznie mniej energii elektrycznej.
Zacznę od obiegu pompy ciepła. Sprężarka S1 spręża gaz który trafia na wymiennik Ex1, o nim później. Czynnik trafia do płaszcza kotła, specjalnie narysowałem 3 sekcje i taki jest zamysł wykonania. Najcieplejsze będzie dno, a górny pierścień najmniej ciepły (nie mogę powiedzieć najchłodniejszy). Skroplony czynnik o temperaturze kotła trafia na wymiennik Ex2 gdzie jest dochładzany do takiej temperatury by wymiennik odebrał tyle energii ile dostarczyła sprężarka do układu. Zimny czynnik trafia na elektroniczny zawór dławiący (EEV), który dozuje czynnik do wymiennika płaszczowo rurowego który robi jako chłodnica. Konstrukcyjnie wygląda jak głowica puszkowa. Z górnej części chłodnicy czynnik jest zasysany przez sprężarkę i obieg się zamyka. Czujniki P i T to pomiar ciśnienia i temperatury do ustawiania przegrzania czynnika.
Jako czynnik planuję użyć R600 albo R600a, zapewnia niskie ciśnienia w płaszczu ale jednocześnie wymusza stosunkowo duże przegrzanie na poziomie 8-10K.
Teraz prawa strona układu. Zacznę od góry bo to najważniejsza część która wyjaśni sporo pytań.
Pompa P5 jest to pompa próżniowa, która na początku pracy ma zrobić w instalacji ciśnienie na poziomie ok 0,1 bara absolutnego czyli -0,9 bara względnego. Po co to? Żeby zmienić warunki w jakich będzie wrzał wsad. Przy takim ciśnieniu woda wrze już w 47°C a etanol w ok 30.
Pompowanie wg założeń powinno odbyć się tylko raz, na początku pracy. Później cały układ będzie wypełniony parami więc nie będzie potrzeby nic odpompowywać. Ciśnienie a co za tym idzie temperaturę wrzenia będzie można regulować przez zmianę mocy chłodniczej w skraplaczu. A to robi się przez regulację przegrzania lub dochładzanie czynnika na Ex2.
To sprawia że płaszcz kotła będzie musiał mieć temperaturę ok 55-60°C a skraplacz jakieś 20-25.
Przy skrajnych parametrach 20 i 60 stopni, z funkcją dochładzania czynnika na wymienniku Ex2 układ pompy ciepła do przetransportowania 4kW ciepła będzie potrzebował ok 0,8kW. Czyli silnik pobiera 0,8kW (plus pompki da ok 1kW) a w kolumnie krąży 4kW.
Zawór V3 wraz z pompką P4 to system odbioru urobku. Pompki P2-4 są to pompki perystaltyczne, no bo jakoś trzeba pokonać tą różnicę ciśnień z zachowaniem przepływów.
Zawór V4 i pompka P3 to układ podawania nastawu do kolumny w trybie pracy ciągłej. Pompka P3 podaje odgazowany nastaw na wymiennik Ex2 gdzie ogrzewa się od wypływającego dundru, potem trafia na wymiennik Ex1 gdzie zostaje dodatkowo podgrzany. Czynnik chłodniczy opuszczający sprężarkę ma najwyższą temperaturę w całym układzie. Gdy trafi do kolumny to co może już odparować to odparuje a reszta spłynie niżej oddając ważną zawartość. A gdy spłynie do kotła to pompka P2 wyśsie to przez wymiennik Ex2 do kanalizacji. Temperatura odpadu powinna być stosunkowo niska, jak w całym układzie.
Całość ma też mieć możliwość pracy w układzie jednorazowej rektyfikacji. Wtedy zawory V4 i V5 są zamknięte, a pompki P2 i P3 są wyłączone.
Jedynie P4 będzie powoli odbierała urobek. Ze względu na znacznie niższe ciśnienie może się okazać że punkt azeotropu się przesunie i finalny produkt będzie miał inne stężenie niż przy pracy z ciśnieniem atmosferycznym.
Zastanawiam się jedynie nad formą półek w kolumnie, czy robić zasyp czy sitowe. Sita byłyby proste w wykonaniu. Zawieszone na centralnej szpilce. Zasyp najłatwiejszy w wykonaniu. Znowu kołpakowe chyba byłyby mniej wrażliwe na osady dostarczone wraz półproduktem.
Jakieś opinie? Sugestie? O tym że jest to średnio opłacalne to ja wiem, koszty materiału i roboty zapewniłyby środki na opłaty za energię na długi czas. Ale tu jest też wyższy cel, czy się da, czy nie ma błędów w rozumowaniu, no i po prostu przyjemność z konstruowania nowych sprzętów.
