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055  흡수식 냉동기의 작동원리 관리자 05-11-09
 

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1. 개요


(1) 흡수식 냉동기(吸收式冷凍機)는 구동열원으로 전기(電氣)가 아닌 가스나 폐열등을 사용하므로, 현재 우리나라에서 문제가 되고 있는 여름철 전기수요의 피크(peak)를 해결할 수 잇는 냉동법이다.

(2) 흡수식 냉동기는 1988년 우리나라의 여름철 전력 예비율이 급격히 낮아지면서, 정부에서 여름철 전력수요의 피크컷(peak-cut) 수단으로 흡수식 냉동기의 채택을 권장하면서부터 보급이 급격히 증가하고 있다.


2. 흡수식 냉동기의 원리


(1) 우리가 높은 산에 등산을 가서 밥을 하면 밥이 설익는다는 것은 경험적으로 알고 있다. 이것은 높은 산에서의 압력은 대기압보다 낮기 때문에, 그만큼 물이 낮은 온도에서 비등하기 때문이다. 즉, 압력이 낮으면 낮을수록 물은 더 낮은 온도에서 비등하므로 저온을 얻을 수 있다는 것이다.

(2) 이 원리를 이용하여 증발기내를 고진공 상태(5~6mmHg정도)로 만들어 주면 물은 5℃ 정도에서 증발하며, 여기에 AHU 등에서 돌아오는 냉수(약12~14℃)를 순환시켜 열교환하면 7℃ 정도의 냉수를 얻을 수 있다.


3. 장치도 및 듀링선도


4. 흡수사이클(absorption cycle)의 설명


①→② : 흡수기에서 LiBr 용액(농용액)이 증발기에서 오는 수증기를 흡수→희용액으로 되는 과정. 이때 흡수열이 발생한다.(흡수열은 냉각수에 의해 제거됨)

②→③ : 흡수기에서 재생기로 가는 희용액이 재생기에서 흡수기로 내려오는 고온의 농용액과 열교환하여 → 희용액의 온도가 상승

③→④ : 재생기내에서 희용액의 비점(boiling point)에 이르기까지의 가열(현열)

④→⑤ : 재생기내에서 가열에 의해 수증기가 이탈하여, LiBr 용액이 농축(濃縮)되어 다시 농용액이 되는 과정.

⑤→⑥ : 이 농용액이 흡수기에서 재생기로 가는 희용액과 열교환에 하여 온도가 강하되는 과정

⑥→① : 농용액이 흡수기내에 살포되면서 외부의 냉각수(冷却水)에 의해 온도가 강하되는 과정

④→ⓒ : 재생기에서 이탈된 수증기가 응축기에서 냉각되어 응축되는 과정(응축압력→Pc)

ⓔ→② : 증발기에서 냉매(물)가 증발하여 흡수기로 흡수되는 과정(증발압력→Pe)


5. 각 구성기기의 역할


(1) 증발기

① 냉각관 내를 흐르는 냉수로부터 열을 빼앗아 냉매(물)가 증발한다.

② 증발한 물(수증기)은 즉시 흡수기에서 흡수하므로 증발기 내부의 압력은 7mmH 정도의 진공으로 유지된다.

③ 따라서, 냉매인 물은 5℃ 전후의 온도에서 계속 증발할 수 있고, AHU 등 부하측에서 오는 냉수는 약12℃정도로 증발기에 들어와 7℃ 정도까지 냉각된 후 나간다.


(2) 흡수기

① 흡수기에서는 LiBr수용액이 증발기에서 들어오는 수증기를 연속적으로 흡수하여 증발기가 고도의 진공을 유지할 수 있게 하여 준다.

② LiBr이 수증기를 흡수할 때는 흡수열이 발생하는데 이 열은 냉각수에 의해 냉각된다.


(3) 열교환기

흡수기에서 수증기를 흡수하여 희석된 용액은, 재생기 용액펌프에 의해서 열교환기에 보내져, 재생기에서 되돌아오는 고온의 농용액과 열교환하여 가열(예열)된 다음 재생기에 보내진다.


(4) 재생기(발생기)

① 열교환기를 거쳐 재생기에 들어온 희용액은, 재생기 하부에 설치된 가열관에 의해 가열되어, 용액 중의 냉매(물)의 일부를 증발시켜 응축기로 보내고, 용액 자신은 농용액이 되어 다시 흡수기로 되돌아간다.

② 재생기의 가열원으로는 증기, 가스 등이 이용된다.

③ (재생기 + 흡수기)가 증기압축식에서의 압축기 역할을 한다.


(5) 응축기

재생기에서 온 냉매증기(수증기)는 냉각관 내를 통하는 냉각수에 의하여 냉각 응축되어, 중력과 압력차에 의해 증발기로 돌아간다.


 

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