Application of absorption chillers in air conditioning systems

O. Ya. Kokorin; Кокорин О. Я.; Ya. G. Kronfeld; Кронфельд Я. Г.; I. E. Levin; Левин И. Е.

doi:10.17816/RF104512

Application of absorption chillers in air conditioning systems

Authors: Kokorin O.Y.¹, Kronfeld Y.G.², Levin I.E.³
Affiliations:
1. MGSU
2. CJSC "Venta"
3. "Train Technologies"
Issue: Vol 90, No 7 (2001)
Pages: 21-23
Section: Articles
URL: https://freezetech.ru/0023-124X/article/view/104512
DOI: https://doi.org/10.17816/RF104512
ID: 104512

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

At enterprises in many industries, technological processes are accompanied by thermal emissions in the form of steam, condensate and hot water with temperatures up to 80 ° C. In the cold season, such emissions can be used to supply heating and ventilation systems, as is done at some facilities. However, in In most cases, heat is discharged into the atmosphere.The result is environmental pollution, as well as condensation of the vapor-air mixture on the surface of the walls of buildings, which leads to their destruction.Unfortunately, such environmentally unacceptable emissions occur at confectionery factories located in the center of Moscow[ *]. However, many technological processes need cold, and sometimes both cold and heat at the same time. It is most rational to use thermal emissions to generate cold. This process can be implemented using modern absorption refrigeration machines. Such machines are manufactured by TRANE Corporation - one of the world's leading in this direction. The first absorption chiller built by TRANE had a cooling capacity of 200 kW. A long experience in design, research and operation formed the basis for the creation of a wide range of absorption lithium bromide refrigerating machines with a nominal cooling capacity from 390 to 6000 kW.

Keywords

refrigerator, heat exchanger, pipeline

Full Text

Абсорбционная холодильная машина (рис. 1) размещается в одном герметичном корпусе 1 и не имеет движущихся частей, за исключением группы герметичных насосов, охлаждаемых и смазываемых дистиллированной водой. Электродвигатель насоса при техническом обслуживании можно снимать, не нарушая вакуума в машине. Концентратор 2, который находится в верхней части корпуса 1, предназначен для получения крепкого раствора. К трубчатому теплообменнику 3 концентратора по трубопроводам 4 подводится теплоноситель, в результате чего из раствора бромистого лития выпариваются пары воды, служащей хладагентом. Бромистый литий нелетуч и играет роль абсорбента - поглотителя воды. Выпаренные водяные пары поступают в зону конденсатора 5, где смонтирован трубчатый теплообменник 6, по трубкам которого проходит охлажденная в градирне вода. Отсеки концентратора 2 и конденсатора 5 находятся под одинаковым давлением (76 мм рт.ст.) и поэтому не имеют разделительной перегородки.

Рис. 1. Принципиальная схема абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины типа ABSC фирмы “ Трейн ”

В корпусе 1 размещается трубчатый испаритель 7, по трубкам которого проходит охлаждаемая вода, используемая в системах кондиционирования (СКВ) или для других нужд.
Под испарителем 7 находится поддон 8 специальной конструкции. Через отверстие 9 в горизонтальной пере городке верхнего отсека сконденсированная вода стекает по поверхности трубок испарителя 7 и собирается в поддоне 8. Из нижней части поддона 8 по трубопроводу 10 вода забирается насосом 7/ и по трубопроводу 12 подается к распределительному орошающему устройству 13.

Рис. 2. Абсорбционные бромисто-литиевые холодильные машины типа ABSC- 750 в машинном отделении торгового центра «Три Кита»

В нижней части корпуса 1 расположен абсорбер 14, где размещен трубчатый теплообменник 15, в трубки которого подается охлажденная в градирне вода. Над теплообменником 15 смонтированы распределительные орошающие сопла 16, через которые насосом 17 по трубопроводу 18 подается раствор средней концентрации. Требуемая концентрация распыляемого в абсорбере 14 раствора обеспечивается смешением перед насосом 17 крепкого раствора, поступающего по трубопроводу 19, и слабого раствора, идущего по трубопроводу 20. В нижней части корпуса 11 поддерживается низкое давление (8 мм рт.ст.), при котором вода испаряется при температуре 5 °C, отводя теплоту от воды, охлаждаемой в трубках теплообменника-испарителя 7. Поддержание низкого давления в абсорбере 14 обеспечивается поглощением образующихся водяных паров раствором средней концентрации, распыляемым через орошающие сопла 16 на поверхность теплообменника 15.

Слабый раствор собирается в нижней части абсорбера 14, откуда насосом 21 по трубопроводу 22 перекачивается через рекуперативный теплообменник 23 в концентратор 2. В рекуперативном теплообменнике 23 через разделительные стенки к слабому раствору передается теплота от крепкого раствора, подаваемого из концентратора 2 по трубопроводу 19 с помощью насоса 17. В результате подогрева слабого раствора в теплообменнике 23 расход теплоты в концентраторе 2 может быть снижен на 20 %. Свободная циркуляция слабого раствора из нижней части абсорбера 14 в концентратор 2 происходит по трубопроводу 24.

Абсорбционные холодильные машины TRANE поступают к потребителю полностью собранными, очищенными и под вакуумом. Монтируют машину как единый агрегат на стойках на подготовленный фундамент.

Холодильная машина типа ABSC включает микропроцессорный узел автоматики UCP2. Машина полностью автоматизирована. Ежедневного контроля не требуется, так как безопасную работу обеспечивают автоматические контроль и управление.

Тепловой коэффициент абсорбционной машины определяют по формуле

η_аб.х.м⁼∑Q_х/ ∑Q_т.конц+∑N_нас.х.м+ ∑N_вн.гр+∑N_{нас.конд}+ ∑N_нас.ис) (1)

где ∑Q_X - холодопроизводительность холодильной машины, кВт;

∑Q_т.конц- теплота подводимая к концентратору, кВт;

∑N_{нас.конд}, ∑N_нас.ис - соответственно расход электроэнергии на работу насосной группы холодильной машины, вентиляторов градирен, насоса циркуляции охлаждаемой воды от 1радирни и насоса для циркуляции воды через испаритель, кВт.

Теплота, подводимая к концентратору холодильной машины, ∑Q_т.концоказывает решающее влияние на показатель энергетической эффективности холодильной машины. Сумма ∑N_нас.х.м, ∑N_вн.гр, ∑N_{нас.конд} составляет не более 30 % ∑Q_т.конц.

В случае потребления абсорбционной холодильной машиной пара или горячей воды, специально вырабатываемых при сжигании топлива в котлах, тепловой коэффициент η_аб.х.м<1.

Наличие в схеме холодильной машины регенеративного теплообменника (см. рис. 1) позволяет увеличить η_аб.х.м на 20 %. Принципиально новые перспективы для широкого внедрения абсорбционных холодильных машин открываются с расширением применения в России автономных мини-теплоэлекгростанций (ТЭС) на газовом топливе.

При строительстве и реконструкции промышленных и общественных зданий возникает проблема нехватки свободных мощностей теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) для снабжения новых объектов электрической и тепловой энергией. Расширение существующих ТЭЦ и сетей электро- и теплоснабжения связано с необходимостью значительных дополнительных капиталовложений для финансирования работ. Более экономичным и привлекательным для инвесторов оказывается вариант строительства собственной ТЭС на газовом топливе,
которое, как правило, имеется в достаточном количестве.

Так, для снабжения энергией нового торгового центра «Три Кита» в Московской области построено отдельно стоящее здание (габаритные размеры 42x15x6 м), в котором размещены четыре электротеплогенератора на газовом топливе. Производительность каждого генератора по выработке электроэнергии составляет 1449 кВт-ч, а теплоты (в виде горячей воды с температурным перепадом 110/70ºС) - 1471 кВт-ч. Электротеплогенераторы снабжены дополнительными глушителями, что ограничивает уровень шума.

Помещения зданий торгового центра нуждаются в кондиционировании воздуха. Холодоснабжение системы кондиционирования воздуха (СКВ) осуществляется с помощью двух абсорбционных бромисто-литиевых холодильных машин ABSC-750 холодопроизводительностью каждая по 1500 кВт корпорации TRANE.

Источником теплоты этих холодильных машин служат тепловые отходы, получаемые в процессе выработки электроэнергии в газовом генераторе при сжигании газа. Традиционно в теплый период года теплота, образующаяся при сжигании топлива в процессе выработки электроэнергии, сбрасывается в атмосферу. Поэтому в рассматриваемом случае в формуле (1) ∑Q_т.конц не учитывается.

Таким образом, показатель энергетической эффективности выработки холода в СКВ торгового центра η_аб.х.мсоставит 7,6.

В нарокомпрессионных холодильных машинах холодильный коэффициент не превышает 3. Это показывает, что при наличии выбросов теплоты применение абсорбционных холодильных машин более чем в 2 раза повышает энергетическую эффективность выработки холода. Одновременно полезно используется сбросная теплота, что обеспечивает охрану окружающей среды.

В холодный и переходный периоды года СКВ не нуждаются в холоде и холодильные машины не работают, а горячая вода от ТЭС поступает для отопления и нагрева приточного воздуха в аппаратах СКВ.

Благодаря применению описанной выше схемы КПД использования теплотворной способности газового топлива достигает 90 %.

Стоимость вырабатываемой на мини-ТЭС электрической энергии и теплоты значительно ниже их стоимости при поступлении от централизованных источников тепло- и электроснабжения. Это позволяет в 3—4 года окупить капитальные затраты на сооружение местных ТЭС. Особенно это энергетически и экономически выгодно при круглогодовом использовании теплоты от ТЭС в период функционирования систем отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения комплекса зданий различного назначения.