ES2915327A1 - Water absorption heat pump-lithium-bromide for simultaneous cold and heat production (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

Water absorption heat pump-lithium-bromide for simultaneous cold and heat production (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

Info

Publication number
ES2915327A1
ES2915327A1 ES202230332A ES202230332A ES2915327A1 ES 2915327 A1 ES2915327 A1 ES 2915327A1 ES 202230332 A ES202230332 A ES 202230332A ES 202230332 A ES202230332 A ES 202230332A ES 2915327 A1 ES2915327 A1 ES 2915327A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
heat
absorber
generator
heat exchanger
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES202230332A
Other languages
Spanish (es)
Other versions
ES2915327B2 (en
Inventor
Maeztu José Ignacio Ajona
Salcedo Alberto Coronas
Gonzalez Juan Prieto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitat Rovira i Virgili URV
Original Assignee
Universitat Rovira i Virgili URV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitat Rovira i Virgili URV filed Critical Universitat Rovira i Virgili URV
Priority to ES202230332A priority Critical patent/ES2915327B2/en
Publication of ES2915327A1 publication Critical patent/ES2915327A1/en
Application granted granted Critical
Publication of ES2915327B2 publication Critical patent/ES2915327B2/en
Priority to PCT/ES2023/070189 priority patent/WO2023198946A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

Water absorption heat pump-lithium lithium bromide of simple effect that produces cold and heat simultaneously that includes a condenser (6), to condense part of the refrigerant connected to the first heating circuit (9), an evaporator (1), connected To the cooling circuit (13), an absorber (2) to absorb steam from evaporator (1) with the lithium -bromide rich solution from the generator (5), a first heat exchanger (3) between the heater (7) and the generator (5) to heat the poor solution in lithium bromide from the absorber, a generator (5) to boil the solution connected to the heating circuit (14), a heater (7), between the absorber (2) and the first heat exchanger (3) to condense the remaining refrigerant and a second heat exchanger (4) between the first heat exchanger (3) and the absorber (2) connected to the second heating circuit (15). (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

BOMBA DE CALOR DE ABSORCIÓN DE AGUA-BROMURO DE LITIO PARA LITHIUM BROMIDE-WATER ABSORPTION HEAT PUMP FOR

PRODUCCION SIMULTANEA DE FRIO Y CALORSIMULTANEOUS PRODUCTION OF COLD AND HEAT

Campo de la invenciónfield of invention

La presente invención se refiere a una bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio de simple efecto que ofrece mejores prestaciones y una mayor eficiencia energética que otras bombas de calor del mismo sistema conocidas en el estado de la técnica. La bomba de calor objeto de la invención es de aplicación en la industria de la climatización, concretamente en la climatización mediante energía térmica de baja temperatura como el calor residual industrial, la energía solar térmica o la geotérmica entre otras.The present invention refers to a simple effect water-lithium bromide absorption heat pump that offers better performance and greater energy efficiency than other heat pumps of the same system known in the state of the art. The heat pump object of the invention is applicable in the air conditioning industry, specifically in air conditioning using low-temperature thermal energy such as industrial residual heat, solar thermal or geothermal energy, among others.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

La principal característica de las enfriadoras de absorción de agua-bromuro de litio de simple efecto convencionales es que producen agua fría para climatizar edificios mediante energía térmica en lugar de energía eléctrica como ocurre con las enfriadoras por compresión de vapor sin aprovechar el calor de disipación. En estos equipos, el compresor, que se utiliza en las enfriadoras de compresión de vapor, se reemplaza por un circuito de solución integrado por una bomba de circulación, una válvula de expansión y tres intercambiadores de calor: el absorbedor, el generador y el intercambiador de calor de solución. Para lograrlo, se requiere utilizar un absorbente (bromuro de litio) cuya finalidad es absorber el refrigerante (en este caso agua) para comprimirlo térmicamente.The main characteristic of conventional single-effect water-lithium bromide absorption chillers is that they produce cold water to air-condition buildings using thermal energy instead of electrical energy, as occurs with vapor compression chillers, without taking advantage of dissipation heat. In these units, the compressor, which is used in vapor compression chillers, is replaced by a solution circuit made up of a circulation pump, an expansion valve and three heat exchangers: the absorber, the generator and the exchanger. of solution heat. To achieve this, it is required to use an absorbent (lithium bromide) whose purpose is to absorb the refrigerant (in this case water) to thermally compress it.

En el absorbedor, el vapor de agua que sale del evaporador en condiciones de saturación se pone en contacto y es absorbido por una solución rica (alta en concentración de bromuro de litio) procedente del generador, saliendo en condiciones de saturación como solución pobre en unas primeras condiciones (baja en concentración en bromuro de litio). Este proceso de absorción es exotérmico, por lo que el calor generado se disipa al ambiente mediante agua de enfriamiento. Luego, la solución pobre en las primeras condiciones se bombea hasta unas segundas condiciones y se precalienta en un intercambiador de calor de solución hasta unas terceras condiciones. Por lo tanto, la solución pobre en las terceras condiciones está a mayor presión y temperatura que en las primeras condiciones. Luego, la solución pobre en las terceras condiciones entra en el generador. En el generador, gracias al calentamiento (calor de activación) con una corriente externa, la solución entra en ebullición, por lo que parte del refrigerante se separa en forma de vapor y el resto de la solución sale del generador en unas cuartas condiciones en estado de saturación, a mayor temperatura y con mayor contenido de bromuro de litio. Este proceso de desorción es endotérmico, por lo que requiere de aportación de calor (calor de accionamiento). El refrigerante en fase vapor proveniente del generador se condensa en el condensador y sale como líquido saturado. En este proceso el calor producido en la condensación se disipa al ambiente con agua de enfriamiento. Posteriormente, el agua en fase líquida procedente del condensador se expande en una válvula de expansión y se evapora en el evaporador, donde se produce un enfriamiento útil. Por otro lado, la solución rica procedente del generador en las cuartas condiciones se enfría en el intercambiador de calor de solución a unas quintas condiciones y se expande a unas sextas condiciones en una válvula de expansión antes de ser introducido de nuevo en el absorbedor.In the absorber, the water vapor that leaves the evaporator under saturation conditions comes into contact with and is absorbed by a rich solution (high concentration of lithium bromide) coming from the generator, leaving under saturation conditions as a poor solution in some first conditions (low concentration in lithium bromide). This absorption process is exothermic, so the heat generated is dissipated into the environment through cooling water. Then, the lean solution in the first conditions is pumped to second conditions and preheated in a solution heat exchanger to third conditions. Therefore, the lean solution in the third conditions is at higher pressure and temperature than in the first conditions. Then the poor solution in the third conditions it enters the generator. In the generator, thanks to heating (activation heat) with an external current, the solution begins to boil, so that part of the coolant separates in the form of vapor, and the rest of the solution leaves the generator in a fourth state condition. saturation, at a higher temperature and with a higher content of lithium bromide. This desorption process is endothermic, so it requires heat input (drive heat). The vapor phase refrigerant from the generator condenses in the condenser and exits as a saturated liquid. In this process, the heat produced in the condensation is dissipated into the environment with cooling water. Subsequently, the liquid phase water from the condenser is expanded in an expansion valve and evaporates in the evaporator, where useful cooling occurs. On the other hand, the rich solution coming from the fourth condition generator is cooled in the solution heat exchanger to a fifth condition and is expanded to a sixth condition in an expansion valve before being introduced back into the absorber.

Las prestaciones de una bomba de calor o enfriadora suelen darse en términos del coeficiente de operación o COP. El coeficiente de operación de una enfriadora o bomba de calor se define como la relación de la energía térmica que aporta la máquina (refrigeración y/o calefacción) con respecto a la energía necesaria para activarla. En este caso, el sistema convencional solo proporciona refrigeración en el evaporador (Qe) y la energía necesaria para activar el ciclo es la necesaria en el generador (Qd). Por lo tanto, el coeficiente de operación es solo para refrigeración en este caso, por lo tanto:The performance of a heat pump or chiller is usually given in terms of the coefficient of operation or COP. The operating coefficient of a chiller or heat pump is defined as the ratio of the thermal energy provided by the machine (cooling and/or heating) with respect to the energy needed to activate it. In this case, the conventional system only provides refrigeration in the evaporator (Q e ) and the energy needed to activate the cycle is that needed in the generator (Q d ). Therefore, the operating coefficient is only for cooling in this case, therefore:

Qewhat

C0Pr ~ ~0~dC0Pr ~ ~0~d

En general, para unas condiciones operativas dadas, cuanto mayor sea el coeficiente de operación, más eficiente es, ya que esto significa que se requiere proporcionar una menor cantidad de energía térmica de activación para proporcionar la misma cantidad de frío. Es posible realizar una primera estimación del coeficiente de operación del sistema convencional suponiendo:In general, for given operating conditions, the higher the operating coefficient, the more efficient it is, since this means that it is required to provide a lower amount of activation thermal energy to provide the same amount of cold. It is possible to make a first estimate of the operating coefficient of the conventional system assuming:

Qa ~ Q d ; Qe ~ Qc Q a ~ Q d ; Qe~Qc

El calor de accionamiento Qd requerido en el generador consta de dos partes: calor sensible Q D,sen , requerido para calentar la solución hasta la ebullición de la solución y calor latente Q D,lat requerido para la ebullición y separación del refrigerante. El calor latente Q D,lat es aproximadamente un 20 % mayor que el calor de condensación cedido en el condensador, debido a la entalpía de mezcla del agua en la solución. Además, la solución debe calentarse desde las terceras condiciones hasta las cuartas condiciones. Este calor Q D,sen es sensible y suele ser el 30% del calor requerido en el condensador. Por lo tanto:The driving heat Qd required in the generator consists of two parts: sensible heat Q D,sin , required to heat the solution to boiling of the solution and latent heat Q D,lat required for the boiling and separation of the refrigerant. The latent heat Q D,lat is approximately 20% greater than the heat of condensation given up in the condenser, due to the enthalpy of mixing of the water in the solution. Also, the solution must be heated from the third conditions to the fourth conditions. This heat Q D,sin is sensible and is typically 30% of the heat required in the condenser. Therefore:

Qd = Qo,lat Qo,sen ~ l.2 ' Qc 0.3 ' Qc ~ 1.5 ' QcQd = Qo,lat Qo,sin ~ 1.2 ' Qc 0.3 ' Qc ~ 1.5 ' Qc

Esto significa que el coeficiente de operación en este ciclo es:This means that the operating coefficient in this cycle is:

11

COPc Qe 0.67COPc Q e 0.67

Qd 15Qd 15

Descripción de la invenciónDescription of the invention

Es objeto de la invención una bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio de simple efecto que produce simultáneamente frio y calor útil, que comprende un condensador, un evaporador, un absorbedor, un primer intercambiador de calor, un generador y un condensador.The object of the invention is a simple effect water-lithium bromide absorption heat pump that simultaneously produces cold and useful heat, comprising a condenser, an evaporator, an absorber, a first heat exchanger, a generator and a condenser. .

El condensador está configurado para condensar agua en fase vapor a agua en fase liquida , tal que del condensador se calienta agua un fluido para alimentar un circuito de calefacción útil. El condensador que recibe parte del vapor generado en el generador en paralelo con el calentador y está configurado para condensar ese vapor proveniente del generador y dirigirlo al evaporador.The condenser is configured to condense water in the vapor phase to water in the liquid phase, such that a fluid is heated from the condenser to feed a useful heating circuit. The condenser that receives part of the steam generated in the generator in parallel with the heater and is configured to condense that steam coming from the generator and direct it to the evaporator.

El evaporador está conectado internamente al condensador y al calentador , estando el evaporador configurado para que el agua condensada pase a estado vapor, y tal que en el evaporador se enfría agua u otro fluido para alimentar un circuito de refrigeración,The evaporator is internally connected to the condenser and to the heater, the evaporator being configured so that the condensed water passes into a vapor state, and such that water or another fluid is cooled in the evaporator to feed a refrigeration circuit,

El absorbedor está conectado internamente al evaporador de forma que el vapor de agua producido en el evaporador accede al absorbedor donde es absorbido (condensado y mezclado con la solución) por la solución rica en bromuro de litio procedente del generador , tal que del absorbedor sale una solución pobre en bromuro de litio hacia el generador En el absorbedor se calienta agua u otro fluido que dependiendo de la temperatura puede ser útil o ha de disiparse a través del circuito de agua de disipación.The absorber is internally connected to the evaporator so that the water vapor produced in the evaporator enters the absorber where it is absorbed (condensed and mixed with the solution) by the solution rich in lithium bromide coming from the generator, such that a poor bromide solution of lithium to the generator Water or another fluid is heated in the absorber which, depending on the temperature, can be useful or must be dissipated through the dissipation water circuit.

El primer intercambiador de calor de solución situado entre el calentador y el generador en la corriente de la solución pobre, y entre el generador y el segundo intercambiador en la corriente de la solución rica y está configurado para calentar la solución pobre gracias al calor cedido por la solución rica procedente del generador.The first solution heat exchanger located between the heater and the generator in the lean solution stream, and between the generator and the second exchanger in the rich solution stream and is configured to heat the lean solution thanks to the heat given off by the rich solution coming from the generator.

El generador, que recibe la solución pobre procedente del absorbedor está conectado a un circuito externo de calentamiento (calor de activación) y está configurado para que la solución pobre ebulla y se separe en una primera corriente de vapor que es dirigida paralelamente hacia el condensador y al calentador, y una segunda corriente de solución que es dirigida hacia el primer intercambiador de calor. El calor requerido en el generador procede de agua, u otro fluido, caliente, del circuito externo de calentamiento.The generator, which receives the lean solution from the absorber, is connected to an external heating circuit (activation heat) and is configured so that the lean solution boils and separates into a first vapor stream that is directed parallel to the condenser and to the heater, and a second solution stream that is directed to the first heat exchanger. The heat required in the generator comes from water, or another hot fluid, from the external heating circuit.

La bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio de simple efecto además comprende una válvula de expansión de refrigerante entre el condensador y el evaporador.The single effect water-lithium bromide absorption heat pump also comprises a refrigerant expansion valve between the condenser and the evaporator.

La bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio de simple efecto además comprende una segunda válvula de expansión de solución rica entre el segundo intercambiador de calor y el absorbedor.The single effect water-lithium bromide absorption heat pump also comprises a second rich solution expansion valve between the second heat exchanger and the absorber.

La bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio de simple efecto además comprende una bomba de impulsión de la solución pobre entre el absorbedor y el calentadorThe simple effect water-lithium bromide absorption heat pump also includes a poor solution delivery pump between the absorber and the heater.

La bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio de simple efecto además comprende un calentador conectado entre el absorbedor y el primer intercambiador de calor y a la salida del generador en paralelo con el condensador, tal que el calentador está configurado para calentar la solución pobre en su trayecto entre el absorbedor y el primer intercambiador de calor aprovechando parte del calor de condensación proporcionado por el refrigerante. El vapor condensado en el calentador es también dirigido al evaporador. Dependiendo de las necesidades térmicas de la aplicación, el mencionado calentador puede estar formado por tubos horizontales apilados con inercia térmica, donde internamente circula la solución pobre y externamente se produce la condensación del vapor. Esta configuración permite mejorar la estratificación térmica de la solución pobre a la vez que se favorece la estabilidad operacional del sistema.The single effect water-lithium bromide absorption heat pump further comprises a heater connected between the absorber and the first heat exchanger and at the outlet of the generator in parallel with the condenser, such that the heater is configured to heat the solution poor in its path between the absorber and the first heat exchanger, taking advantage of part of the condensation heat provided by the refrigerant. The condensed steam in the heater is also directed to the evaporator. Depending on the thermal needs of the application, the mentioned heater can be formed by horizontal tubes stacked with inertia thermal, where the lean solution circulates internally and steam condensation occurs externally. This configuration allows to improve the thermal stratification of the poor solution while favoring the operational stability of the system.

Adicionalmente, se añade un segundo intercambiador de calor entre el primer intercambiador de calor y el absorbedor configurado para enfriar la solución rica que sale del primer intercambiador de calor, tal que del segundo intercambiador de calor se calienta un fluido para alimentar un segundo circuito de calefacción útil.Additionally, a second heat exchanger is added between the first heat exchanger and the absorber configured to cool the rich solution leaving the first heat exchanger, such that a fluid is heated from the second heat exchanger to feed a second heating circuit Useful.

Breve descripción de la figuraBrief description of the figure

A continuación, se pasa a describir de manera muy breve la figura que ayuda a comprender mejor la invención y que se relaciona expresamente con dicha invención que se presentan como ejemplo no limitativo de la misma.Next, a very brief description is given of the figure that helps to better understand the invention and that is expressly related to said invention that is presented as a non-limiting example of the same.

La figura 1 muestra una vista del esquema de la bomba de calor de absorción de aguabromuro de litio de simple efecto objeto de la invención.Figure 1 shows a schematic view of the simple effect lithium water bromide absorption heat pump object of the invention.

Las referencias numéricas empleadas en las figuras son:The numerical references used in the figures are:

1- evaporador,1- evaporator,

2- absorbedor,2- absorber,

3- primer intercambiador de calor,3- first heat exchanger,

4- segundo intercambiador de calor,4- second heat exchanger,

5- generador,5- generator,

6- condensador,6- condenser,

7- calentador,7- heater,

8- bomba de impulsión,8- impulsion pump,

9- primer circuito de calefacción,9- first heating circuit,

10- circuito de disipación10- dissipation circuit

11- válvula de expansión del refrigerante,11- coolant expansion valve,

12- válvula de expansión de la solución rica,12- rich solution expansion valve,

13- circuito de refrigeración13- cooling circuit

14- circuito externo de calentamiento, y14- external heating circuit, and

15- segundo circuito de calefacción.15- second heating circuit.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

Es objeto de la invención una bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio que comprende:The object of the invention is a water-lithium bromide absorption heat pump that understands:

- un evaporador (1),- an evaporator (1),

- un absorbedor (2),- an absorber (2),

- un primer intercambiador de calor (3),- a first heat exchanger (3),

- un segundo intercambiador de calor (4),- a second heat exchanger (4),

- un generador (5),- a generator (5),

- un condensador (6), y- a condenser (6), and

- un calentador (7).- a heater (7).

A continuación, se va a describir cómo están conectados los componentes de la bomba de calor objeto de la invención y su funcionamiento.Next, it will be described how the components of the heat pump object of the invention and its operation are connected.

En el absorbedor (2), el vapor de agua que sale del evaporador (1) en condiciones de saturación se pone en contacto y es absorbido por una solución con alta concentración de bromuro de litio, o solución rica, procedente del generador (5), saliendo del absorbedor (2) en condiciones de saturación (1) como solución con baja en concentración en bromuro de litio, o solución pobre. Este proceso de absorción es exotérmico, por lo que el calor generado se disipa al ambiente mediante agua de enfriamiento en un circuito de disipación (10).In the absorber (2), the water vapor that leaves the evaporator (1) under saturation conditions comes into contact with and is absorbed by a solution with a high concentration of lithium bromide, or rich solution, coming from the generator (5) , leaving the absorber (2) under saturation conditions (1) as a solution with a low concentration of lithium bromide, or poor solution. This absorption process is exothermic, so the heat generated is dissipated into the environment by means of cooling water in a dissipation circuit (10).

Luego, la solución pobre pasa por una bomba (8), atraviesa el calentador (7), donde experimenta un primer calentamiento antes de llegar al primer intercambiador de calor (3) donde experimenta un segundo calentamiento.The lean solution then passes through a pump (8), through the heater (7), where it undergoes a first heating before reaching the first heat exchanger (3) where it undergoes a second heating.

Desde el primer intercambiador de calor (3), la solución pobre pasa al generador (5), donde la solución experimenta un tercer calentamiento por medio de una corriente externa procedente de un circuito externo (calor de activación) de calentamiento (14), hasta que la solución pobre entra en ebullición. Cuando la solución pobre entra en ebullición, una parte del contenido de agua de la solución pobre se separa y el resto de la solución sale del generador en condiciones de saturación, a mayor temperatura y con mayor contenido de bromuro de litio. Este proceso es endotérmico, por lo que es necesario una aportación de calor, que se denomina calor de activación.From the first heat exchanger (3), the poor solution passes to the generator (5), where the solution undergoes a third heating by means of an external current coming from an external heating (activation heat) circuit (14), until the poor solution boils. When the lean solution boils, part of the water content of the lean solution is separated and the rest of the solution leaves the generator in saturated conditions, at a higher temperature and with a higher lithium bromide content. This process is endothermic, so an input of heat is necessary, which is called activation heat.

Parte del agua en fase vapor que sale del generador, pasa al condensador (6) y otra parte al calentador (7), en ambos se condensa y sale como líquido saturado. En el condensador (6) es necesario disipar calor, lo que realiza mediante la aportación de una corriente de agua que se calienta hasta alcanzar temperatura para calefacción, es decir, en el condensador (6) se localiza un primer circuito de calefacción (9). El calor del agua condensada en el calentador (7) es utilizado para calentar la solución pobre proveniente del absorbedor (2).Part of the water in the vapor phase that leaves the generator passes to the condenser (6) and another part to the heater (7), in both it condenses and comes out as a saturated liquid. In the condenser (6) it is necessary to dissipate heat, which it does by providing a water stream that is heated until it reaches heating temperature, that is, a first heating circuit (9) is located in the condenser (6). The heat of the condensed water in the heater (7) is used to heat the poor solution coming from the absorber (2).

Posteriormente, el agua en fase líquida, es decir ya condensada en el condensador (6) y en el calentador (7), pasa por una válvula de expansión de refrigerante (11) donde cambia sus condiciones de presión y temperatura, y llega al evaporador (1) donde se evapora y donde se produce el enfriamiento útil. Por otro lado, la solución rica que sale del generador (5), se enfría primero en el primer intercambiador de calor (3) y posteriormente en el segundo intercambiador de calor (4), donde se localiza el segundo circuito de calefacción (15) y se expande en una segunda válvula de expansión (12) antes de llegar al absorbedor (2) para absorber el vapor de agua procedente del evaporador (1).Subsequently, the water in liquid phase, that is, already condensed in the condenser (6) and in the heater (7), passes through a refrigerant expansion valve (11) where its pressure and temperature conditions change, and it reaches the evaporator (1) where it evaporates and where useful cooling occurs. On the other hand, the rich solution that comes out of the generator (5), is cooled first in the first heat exchanger (3) and later in the second heat exchanger (4), where the second heating circuit (15) is located. and it expands in a second expansion valve (12) before reaching the absorber (2) to absorb the water vapor coming from the evaporator (1).

En el evaporador (1) se produce el enfriamiento mediante un circuito de refrigeración (13) que entra y sale del evaporador (1).Cooling occurs in the evaporator (1) by means of a refrigeration circuit (13) that enters and leaves the evaporator (1).

En este sistema, no solo se añaden dos componentes respecto los sistemas conocidos en el estado de la técnica, sino que también se modifican las condiciones de funcionamiento del sistema.In this system, not only two components are added with respect to the systems known in the state of the art, but the operating conditions of the system are also modified.

En la bomba de calor objeto de la invención existen cuatro niveles de temperatura durante el ciclo de funcionamiento:In the heat pump object of the invention there are four temperature levels during the operating cycle:

- en el evaporador (1), donde se produce el enfriamiento, la temperatura está en el rango de 5 a 15°C.- in the evaporator (1), where the cooling takes place, the temperature is in the range of 5 to 15°C.

- en el absorbedor (2), donde se disipa el calor, la temperatura está en el rango de 25 a 40°C. A estos niveles de temperatura, el calor no se puede utilizar para la mayoría de las aplicaciones que requieren calor y debe disiparse al ambiente. - en el condensador (6), en el segundo intercambiador de calor (4) y en el calentador (7) donde el calor producido se puede utilizar para calefacción y para calentar la solución pobre en bromuro de litio, ya que está en el rango de 45 a 65°C.- in the absorber (2), where the heat is dissipated, the temperature is in the range of 25 to 40°C. At these temperature levels, the heat cannot be used for most heat-demanding applications and must be dissipated to the environment. - in the condenser (6), in the second heat exchanger (4) and in the heater (7) where the heat produced can be used for heating and for heating the poor solution in lithium bromide, since it is in the range from 45 to 65°C.

- en el generador (5), donde se requiere calor, la temperatura está en el rango de 85 a 120°C. - in the generator (5), where heat is required, the temperature is in the range of 85 to 120°C.

En la bomba de calor objeto de la invención hay dos presiones en el ciclo:In the heat pump object of the invention there are two pressures in the cycle:

- la primera presión (que corresponde a la presión del evaporador y del absorbedor) que es de aproximadamente 1 kPa.- the first pressure (corresponding to the pressure of the evaporator and absorber) which is approximately 1 kPa.

- la presión de alta (que corresponde a la presión del condensador, del generador, del calentador y del primer y del segundo intercambiador de calor es de unos 15 a 20 kPa (aproximadamente el doble de la presión de alta del ciclo convencional).- the high pressure (which corresponds to the pressure of the condenser, the generator, the heater and the first and second heat exchangers is about 15 to 20 kPa (approximately twice the high pressure of the conventional cycle).

La temperatura de condensación depende de a qué presión se produzca, a mayor presión mayor temperatura de condensación. Por tanto, este aumento de la presión permite aprovechar el calor de condensación para aplicaciones de calentamiento y para el calentamiento de la solución en el calentador (7).The condensation temperature depends on the pressure at which it occurs, the higher the pressure, the higher the condensation temperature. Therefore, this increase in pressure allows the condensation heat to be used for heating applications and for heating the solution in the heater (7).

Otra condición operativa a tener en cuenta es la disminución de la concentración másica de bromuro de litio de la solución rica que sale del generador (5), que conlleva un menor riesgo de cristalización de la solución y permite aumentar la efectividad del primer intercambiador de calor (3) y aumentar las temperaturas requeridas para el calor de activación en el generador (5).Another operating condition to be taken into account is the decrease in the lithium bromide mass concentration of the rich solution that comes out of the generator (5), which entails a lower risk of crystallization of the solution and allows the effectiveness of the first heat exchanger to be increased. (3) and increase the temperatures required for the activation heat in the generator (5).

Con esta bomba de calor, el condensador (6) aprovecha parte del calor de condensación para producir calor útil, el calentador (7) aprovecha la otra parte del calor de condensación, en paralelo con el condensador (6), para calentar la solución pobre antes del primer intercambiador de calor (3). Además, el segundo intercambiador de calor (4) enfría la solución rica en bromuro de litio proveniente del primer intercambiador de calor para producir calor útil en un segundo circuito de calefacción (15).With this heat pump, the condenser (6) uses part of the condensation heat to produce useful heat, the heater (7) uses the other part of the condensation heat, in parallel with the condenser (6), to heat the poor solution before the first heat exchanger (3). In addition, the second heat exchanger (4) cools the lithium bromide-rich solution coming from the first heat exchanger to produce useful heat in a second heating circuit (15).

En la bomba de calor objeto de la invención el calentamiento requerido en el generador (5) se ve disminuido respecto otros sistemas similares del estado de la técnica debido al calor recuperado en el calentador (7) y la mayor efectividad del intercambiador de calor de solución. Por este motivo, el coeficiente de operación en la bomba de calor objeto de la invención es un 24% mayor que el coeficiente de operación de una enfriadora de las conocidas en el estado de la técnica.In the heat pump object of the invention, the heating required in the generator (5) is reduced compared to other similar systems of the state of the art due to the heat recovered in the heater (7) and the greater effectiveness of the solution heat exchanger . For this reason, the coefficient of operation in the heat pump object of the invention is 24% greater than the coefficient of operation of a chiller known in the state of the art.

Además, el condensador (6) y el segundo intercambiador de calor (4) proporcionan agua caliente para calefacción. Como se obtiene un calor útil de esta bomba de calor, también se puede obtener un coeficiente de operación de calefacción (COPc) también definido como el calor útil obtenido, en este caso tanto en el condensador (Qc) como en el segundo intercambiador de calor (Q2ic), con relación al calor de activación requerido.In addition, the condenser (6) and the second heat exchanger (4) provide hot water for heating. Since a useful heat is obtained from this heat pump, a heating operation coefficient (COP c ) can also be obtained, also defined as the useful heat obtained, in this case both in the condenser (Q c ) and in the second heat exchanger (Q 2ic ), in relation to the activation heat required.

COPc Qc Que 0.80 COPc Qc Than 0.80

Qdqd

1 1

Claims (5)

REIVINDICACIONES 1- Bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio para producción simultanea de frio y calor, caracterizada por que comprende:1- Water-lithium bromide absorption heat pump for simultaneous production of cold and heat, characterized in that it comprises: - un condensador (6) configurado para condensar agua en formato vapor procedente de un generador (5) hasta agua en estado líquido, tal que el condensador (6) produce calor para calentar un fluido (9),- a condenser (6) configured to condense water in vapor form from a generator (5) to water in liquid state, such that the condenser (6) produces heat to heat a fluid (9), - un evaporador (1) configurado para que el agua procedente del condensador (6) adquiera estado vapor, y tal que el evaporador (1) está conectado a un circuito de refrigeración (13),- an evaporator (1) configured so that the water coming from the condenser (6) acquires a vapor state, and such that the evaporator (1) is connected to a refrigeration circuit (13), - un absorbedor (2) conectado al evaporador (1) configurado para realizar una absorción del vapor de agua procedente del evaporador (1) mediante una solución rica en bromuro de litio procedente de un generador (5) y, tal que del absorbedor (2) sale una solución pobre en bromuro de litio hacia el generador (5) ,- an absorber (2) connected to the evaporator (1) configured to carry out an absorption of the water vapor coming from the evaporator (1) by means of a solution rich in lithium bromide coming from a generator (5) and, such that from the absorber (2 ) a solution poor in lithium bromide leaves towards the generator (5), - un primer intercambiador de calor (3) entre el absorbedor (2) y el generador (5) configurado para enfriar una solución rica en bromuro de litio procedente del generador (5) y calentar la solución pobre procedente del absorbedor (2), - el generador (5) que recibe la solución pobre desde el absorbedor (2), tal que el generador (5) está conectado a un circuito externo de calentamiento (14) y está configurado para que la solución pobre entre en ebullición y se separe en una primera corriente de vapor de agua, que es dirigida paralelamente hacia el condensador (6) y a un calentador (7) de la solución pobre, y en una segunda corriente de solución rica, que es dirigida hacia el primer intercambiador de calor (3),- a first heat exchanger (3) between the absorber (2) and the generator (5) configured to cool a solution rich in lithium bromide from the generator (5) and heat the lean solution from the absorber (2), - the generator (5) receiving the lean solution from the absorber (2), such that the generator (5) is connected to an external heating circuit (14) and is configured so that the lean solution boils and separates into a first stream of water vapor, which is directed in parallel towards the condenser (6) and a heater (7) of the lean solution, and in a second stream of rich solution, which is directed towards the first heat exchanger (3) , - una válvula de expansión de refrigerante (11) entre el condensador (6) y el evaporador (1),- a refrigerant expansion valve (11) between the condenser (6) and the evaporator (1), - una válvula de expansión de solución (12) entre el segundo intercambiador de calor (4) y el absorbedor (2),- a solution expansion valve (12) between the second heat exchanger (4) and the absorber (2), - una bomba de impulsión (8) entre el absorbedor (2) y el calentador (7)- a delivery pump (8) between the absorber (2) and the heater (7) - el calentador (7) conectado entre el primer intercambiador de calor (3) y el absorbedor (2) y a la salida del generador (5) en paralelo con el condensador (6) , tal que el calentador (7) está configurado para calentar la solución pobre en su trayecto entre el absorbedor (2) y el primer intercambiador de calor (3) aprovechando el calor proporcionado por el calor de condensación de parte del vapor que sale del generador (5), y - the heater (7) connected between the first heat exchanger (3) and the absorber (2) and at the outlet of the generator (5) in parallel with the condenser (6), such that the heater (7) is configured to heat the poor solution in its path between the absorber (2) and the first heat exchanger (3) taking advantage of the heat provided by the heat of condensation of part of the steam that leaves the generator (5), and - un segundo intercambiador de calor (4) entre el primer intercambiador de calor (3) y el absorbedor (2) configurado para enfriar la solución rica que sale del primer intercambiador de calor (3), tal que conectado al segundo intercambiador de calor (4) produce calor para calentar un fluido.- a second heat exchanger (4) between the first heat exchanger (3) and the absorber (2) configured to cool the rich solution leaving the first heat exchanger (3), such that connected to the second heat exchanger ( 4) produces heat to heat a fluid. 2- Bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio para producción simultanea de frio y calor según la reivindicación 1 caracterizada por que tiene un ciclo de funcionamiento donde existen cuatro niveles de temperatura :2- Water-lithium bromide absorption heat pump for simultaneous production of cold and heat according to claim 1, characterized in that it has an operating cycle where there are four temperature levels: - en el evaporador (1), la temperatura está en el rango de 5 a 15°C.- in the evaporator (1), the temperature is in the range of 5 to 15°C. - en el absorbedor (2), la temperatura está en el rango de 25 a 40°C.- in the absorber (2), the temperature is in the range of 25 to 40°C. - en el condensador (6), en el segundo intercambiador de calor (4) y en el calentador (7), la temperatura está en el rango de 45 a 65°C.- in the condenser (6), in the second heat exchanger (4) and in the heater (7), the temperature is in the range of 45 to 65°C. - en el generador (5), la temperatura está en el rango de 85 a 120°C.- in the generator (5), the temperature is in the range of 85 to 120°C. 3- Bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio para producción simultánea de frio y calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 caracterizada por que en un ciclo de funcionamiento hay:3- Water-lithium bromide absorption heat pump for simultaneous production of cold and heat according to any of claims 1 to 2, characterized in that in an operating cycle there are: - una primera presión, que corresponde a la presión del evaporador (1) y del absorbedor (2) que es de 1 kPa.- a first pressure, corresponding to the pressure of the evaporator (1) and of the absorber (2), which is 1 kPa. - una segunda presión que corresponde a la presión del condensador, del generador (5), del calentador, del primer intercambiador de calor (3) y del segundo intercambiador de calor (4) que es de 15 kPa.- a second pressure corresponding to the pressure of the condenser, of the generator (5), of the heater, of the first heat exchanger (3) and of the second heat exchanger (4) which is 15 kPa. 4. Bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio para producción simultanea de frio y calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizada por que el absorbedor (2) genera un calor de disipación tenga un nivel térmico suficiente que permita ser aprovechado para proveer calentamiento útil.4. Water-lithium bromide absorption heat pump for simultaneous production of cold and heat according to any of claims 1 to 3, characterized in that the absorber (2) generates a heat dissipation that has a sufficient thermal level that allows it to be used to provide useful heating. 5. Bomba de calor de absorción de agua-bromuro de litio para producción simultanea de frio y calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizada por que el calentador esté formado por tubos horizontales apilados con inercia térmica, donde internamente circula la solución pobre y externamente se produce la condensación del vapor. 5. Water-lithium bromide absorption heat pump for simultaneous production of cold and heat according to any of claims 1 to 4, characterized in that the heater is made up of stacked horizontal tubes with thermal inertia, where the lean solution circulates internally and Externally, steam condensation occurs.
ES202230332A 2022-04-12 2022-04-12 LITHIUM BROMIDE-WATER ABSORPTION HEAT PUMP FOR SIMULTANEOUS COLD AND HEAT PRODUCTION Active ES2915327B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202230332A ES2915327B2 (en) 2022-04-12 2022-04-12 LITHIUM BROMIDE-WATER ABSORPTION HEAT PUMP FOR SIMULTANEOUS COLD AND HEAT PRODUCTION
PCT/ES2023/070189 WO2023198946A1 (en) 2022-04-12 2023-03-24 Water-lithium bromide absorption heat pump for simultaneously producing heat and cold

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202230332A ES2915327B2 (en) 2022-04-12 2022-04-12 LITHIUM BROMIDE-WATER ABSORPTION HEAT PUMP FOR SIMULTANEOUS COLD AND HEAT PRODUCTION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2915327A1 true ES2915327A1 (en) 2022-06-21
ES2915327B2 ES2915327B2 (en) 2022-12-22

Family

ID=82020331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES202230332A Active ES2915327B2 (en) 2022-04-12 2022-04-12 LITHIUM BROMIDE-WATER ABSORPTION HEAT PUMP FOR SIMULTANEOUS COLD AND HEAT PRODUCTION

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2915327B2 (en)
WO (1) WO2023198946A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180128518A1 (en) * 2016-11-08 2018-05-10 Heatcraft Refrigeration Products Llc Absorption subcooler for a refrigeration system
WO2018236020A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 엘지전자 주식회사 Absorption chiller
ES2827280T3 (en) * 2018-03-19 2021-05-20 Eaw Energieanlagenbau Gmbh Water absorption refrigeration system - lithium bromide
CN215675901U (en) * 2021-07-30 2022-01-28 尚阳储能(北京)科技有限公司 Lithium bromide absorption refrigeration system based on solar energy
US20220057117A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Wuyi University Liquid ammonia, sodium nitrate and lithium bromide diffusion refrigeration system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180128518A1 (en) * 2016-11-08 2018-05-10 Heatcraft Refrigeration Products Llc Absorption subcooler for a refrigeration system
WO2018236020A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 엘지전자 주식회사 Absorption chiller
ES2827280T3 (en) * 2018-03-19 2021-05-20 Eaw Energieanlagenbau Gmbh Water absorption refrigeration system - lithium bromide
US20220057117A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Wuyi University Liquid ammonia, sodium nitrate and lithium bromide diffusion refrigeration system
CN215675901U (en) * 2021-07-30 2022-01-28 尚阳储能(北京)科技有限公司 Lithium bromide absorption refrigeration system based on solar energy

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023198946A1 (en) 2023-10-19
ES2915327B2 (en) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2782356T3 (en) Air / water or water / water type absorption water chiller using ammonia and lithium nitrate
JPS592477B2 (en) Absorption liquid for absorption refrigerators
US9464826B2 (en) Hybrid system combining chiller and absorption heat pump
US3491545A (en) Absorption refrigeration system
GB2166534A (en) Absorption refrigeration system
ES2915327B2 (en) LITHIUM BROMIDE-WATER ABSORPTION HEAT PUMP FOR SIMULTANEOUS COLD AND HEAT PRODUCTION
Ghodeshwar et al. Thermodynamic analysis of lithium bromide-water (LiBr-H2O) vapor absorption refrigeration system based on solar energy
JP2010249356A (en) Refrigerating device
JP5338270B2 (en) Absorption refrigeration system
KR100426834B1 (en) Heat Absorbing System for Absorber, Condenser and Evaporator by Using Latent Heat of Phase-change Fluids in Absorption Heat Pump
KR20080094985A (en) Hot-water using absorption chiller
JP2011196580A (en) Absorbing liquid for absorption refrigeration machine
CN106440431B (en) The refrigeration system of cooling unit
JP3859566B2 (en) Hybrid air conditioner
US11466189B2 (en) Absorption cycle apparatus and related method
JP5711680B2 (en) Absorption refrigerator
KR100827569B1 (en) Absorption refrigerating apparatus with heat pump
JPS6114282A (en) Medium for absorption type refrigerator
JP5402187B2 (en) Refrigeration equipment
JPH0760031B2 (en) Double-effect multistage pressure absorption refrigerator and its system
JPS6122225B2 (en)
JP2004069276A (en) Waste heat recovering cooling system
ES2732903T3 (en) Method and device for energy recovery of a heat energy carrier to be cooled
KR100234062B1 (en) Ammonia absorber cycle
JPH0528749B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
BA2A Patent application published

Ref document number: 2915327

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: A1

Effective date: 20220621

FG2A Definitive protection

Ref document number: 2915327

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B2

Effective date: 20221222