KR0124816B1 - 복수의 냉동기 모듈을 구비한 흡수식 냉동기 및 냉동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발기, 흡수기, 응축기, 저온발생기, 고온발생기, 열교환기, 흡수 용액펌프 및 냉매펌프가 서로 기능적으로 접속되고, 가스, 오일, 증기 또는 가스터빈, 디젤엔진 또는 다른 처리장치로부터 방출된 배기가스가 저온발생기 또는 고온 발생기용 열원으로 이용되고 있는 최소한 두개의 냉각기 모듈을 구성한 흡수식 냉각기 및 냉동방법에 관한 것으로서, 상기 최소한 두 냉각기 모듈이 서로 연결되어 있으므로 냉수가 각 냉각기 모듈을 통해 직렬적으로 흐르는 한편 냉수는 각 냉각기 모듈을 통해 병렬적으로 흐르며, 냉각수와 냉동수의 흐름방향은 최소한 하나의 냉각기 모듈에서 길이방향으로 서로 반대이고, 각 냉각기 모듈의 흡수기에서, 흡수용액은 최소한 두 단계로 분무되어 흡수용액의 농도가 냉각수의 입구측쪽으로 갈수록 더 낮아진다.

Description

복수의 냉동기 모듈을 구비한 흡수식 냉동기 및 냉동방법

제1도는 냉수의 직렬식 냉각, 흡수기에서의 2단계 분무, 냉수용 출구측의 냉수(Chilled water)와 냉각수(cooling water)의 반대 흐름이 조합되어 이용되는 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 연결된 2개의 냉동기 모듈을 포함하는 흡수식 냉동기의 플로우챠트,

제2도는 본 발명에 따른 흡수삭 냉동기에 이용되는 냉동기 모듈중 한 모듈에서의 싸이클에 대한 설명도,

제3도는 냉수와 냉각수가 2개의 냉동기 모듈에서 서로에 관련하여 반대로 흐르게 되어 있는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 2개의 냉동기 모듈에 따라서 연결된 흡수식 냉동기의 플로우챠트.

본 발명은 흡수식 냉동기에 관한 것으로, 특히 지역 냉방 시스템에 적합한 대용량 흡수식 냉동기에 관한 것이다.

종래 기술로는 예를들어 일본국 비심사 공개번호 제2-078866호와 제3-095364호에 개시된 것이 있다.이 종래 기술들은 각각 냉동기를 통해 냉수를 직렬적으로 흐르게 하는 방법, 냉동기를 통해 병렬적으로 냉각수를 흐르게 하는 방법, 또는 흡수장치에서 다수의 단계로 흡수용액을 분사하는 방법을 이용하고 있다. 그러나, 서로 접속된 다수의 냉동기 유닛으로 이루어진 흡수식 냉동기는 공개되어 있지 않고, 여기에서는, 냉수가 냉동기 유닛을 통해 직렬적으로 흐르는 반면 냉각수는 냉동기 유닛을 통해 병렬적으로 흐르고, 냉수와 냉각수의 흐름 방향은 냉수용 최종 출구를 포함하는 하나의 냉동기 유닛에서 또는 다수의 냉동기 유닛 및 각 냉동기 유닛의 흡수기에서 서로 길이 방향으로 반대 방향이고, 흡수용액은 다수의 단계로 분사된다.

흡수식 냉동기의 크기가 커지게 되면, 냉각수와 냉수의 유량은 이에 따라 자연히 증가되고, 수송 펌프의 용량, 파이프의 크기 및 냉각 타워 크기도 증가되어야 한다. 큰 크기의 흡수식 냉동기는 흔히 지역 냉방 시스템용으로 이용되고 인구과잉 도시에 설치된다. 따라서, 냉방 시스템은 설치 공간 또는 빌딩이나 일정 지역에서 차지하는 공간과 관련하여 여러가지 제한을 받게 된다. 이와 관련하여, 냉동기 뿐만 아니라 임시 장비를 포함한 전체 설비가 소형으로 제조되는 것이 요구되고 있다. 냉수에 대해서는, 입구와 출구에서의 온도를 각각 13℃와 6℃로 설정함으로써, 이 차이는 입구 및 출구에서의 온도가 각각 12℃와 7℃로 설정되어 있는 종래 기수에서 보다 1.4배가 크기 때문에, 냉수량을 종래기구의 냉수량보다 70%로 줄이는 것이 가능하다. 냉각수에 대해서는, 입구와 출구에서의 온도를 각각 32℃와 40℃로 설정함으로써, 그 차이가 입구와 출구에서의 온도가 32℃ 및 38℃로 각각 설정되어 있는 종래 기술보다 1.33배 더 크기 때문에, 냉각수량은 종래기구의 냉수량의 75%로 줄일 수 있게 된다. 그러나, 이 온도 변형은 냉동기가 그 성능을 충분히 실행하는 것을 어렵게 만든다. 또한, 종래의 냉동기의 약 20% 내지 25％의 크기로 감소시키는 것이 만족스럽지 못하게 된다. 이에 따라, 이 문제를 해결할 대응책이 필요하게 된다.

냉동기의 크기가 커지게 되는 경우에, 냉동기를 수송하는 것이 불가능해지므로 수송을 위해 냉동기를 분리시켜야 한다. 반면에, 흡수식 냉동기는 산소성을 함유한 대기하에서 철을 부식시키는 브롬화리튬 용액이 밀봉되어 충전된다. 냉동기의 내측이 부식되는 것을 방지하기 위해, 냉동기의 내측을 진공상태로 유지하는 것이 필요하다. 따라서 흡수식 냉동기의 신뢰성을 유지하면서 냉동기의 내측을 진공상태로 유지하면서 냉동기를 분리하는 것이 가장 중요한 문제이다.

상기 종래기술의 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따라서 냉동기는 서로 독립한 최소한 두 기능의 모듈로 분리된다. 본 발명에 따른 냉동기에서, 냉수가 각 냉동기 모듈을 통해 직렬적으로 흐르는 반면 냉각수는 각 냉동기 모듈을 통해 병렬적으로 흐르게 되어 있으므로, 냉각수는 냉수용 최종 출구를 포함하는 적어도 하나 또는 다수의 냉동기 모듈에서 냉수에 대하여 반대로 흐른다. 또한, 각 냉동기 모듈에서, 흡수 용액이 최소한 2단계로 분무되므로 흡수 용액의 농도는 냉각수의 입구측쪽으로 갈수록 더 약해진다.

상기 기술된 기술적 수단으로 실행되는 동작은 다음과 같다.

예를들어, 수정의 능력을 행하도록 조립된 두개의 냉동기 유닛을 구성하는 흡수식 냉동기에서, 냉수용 입구측의 하나의 냉동기 유닛을 제1모듈로, 냉수용 출구측의 다른 냉동기 유닛은 제2모듈로 통칭한다. 이들 냉동기 모듈은 서로 완전독립되어 있기 때문에, 제1모듈의 증기 온도는 제2모듈의 증기 온도와 다르다. 그래서 냉수용 입구를 포함하는 제1모듈의 증기 온도가 제2모듈의 증기 온도보다 더 높은 것은 당연하다. 따라서, 제1모듈에서, 열이 저온측에서 고온측으로 전달될때의 온도차가 감소되므로, 냉동기 모듈의 크기는 최소화 될 수 있다. 한편, 냉각수는 각 냉동기 모듈을 통해 병렬적으로 흐르기 때문에, 제1 및 제2모듈의 냉각수온도상태는 서로 동일하다. 각 냉동기 모듈의 흡수기에서, 발생기로부터 복귀된 농축 흡수 용액이 하나 또는 다수의 단계에서 냉각수용 출구측으로부터 길이 방향으로 연속적으로 분무되어, 증발기의 증기압과 상기 온도에서의 포화압과의 차이 및 흡수용액의 농도는 역흐름에 의해 만족스런 동작을 수행하는데 효과적으로 이용될 수 있다. 결과적으로, 제1 및 제2냉동기 모듈 모두다 크기가 축소될 수 있다. 특히, 냉수용 최종 출구를 포함하는 제2모듈에서, 냉소 및 냉각수는 냉수의 온도가 길이 방향으로 낮아지는 한편 냉각수의 온도는 길이 방향으로 높아지도록 흐르게 된다. 따라서, 냉동기 모듈의 효율이 개선될 수 있고, 또한 이것은 냉동기의 크기를 감소시킬 수 있게 한다.

본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 제1도 및 제2도를 참조하여 기술된다.

제1도는 여기에서, 2개의 냉동기 모듈이 서로 연결되어 있는 본 발명에 따른 흡수식 냉동기의 플로우챠트이다. 냉수(10)는 제1모듈(11)에서 제2모듈(12)로 직렬적으로 흐른다. 냉각수(13)는 제1모듈(11)에서 제2모듈(12)로 병렬적으로 흐른다.

길이 방향의 2단계 분무 방법은 각 냉동기 모듈의 흡수기에 적절하다. 특히, 제1모듈에서, 발생기로부터의 고농도 흡수 용액(101)이 냉각수용 입구(58)의 반대측에 분무된다. 흡수 용액(101)이 분무되고 희석되어, 중간 농도의 흡수 용액(111)이 생성된다. 흡수 용액(111)이 두 단계의 분무 펌프(51)에 의해 냉각수 입구(58)측상에 분무된다. 제2모듈에서도 동일하게, 발생기로부터의 고농도 흡수 용액(102)이 냉각수 입구(58)의 반대측상에 분무된다. 흡수용액(102)이 분무되고 희석되어, 중간농도의 흡수 용액(112)이 생성된다. 흡수 용액(112)이 다른 2단계 분무 펌프(52)에 의해 냉각수 입구(58)측에 분무된다.

제2모듈(12)에서, 냉각수(13)은 냉수(10)의 흐름 방향에 대해 반대로 흐르게 된다. 그래서 제1모듈과 제2모듈들을 서로 조합함으로써, 냉각수의 출구와 입구에서의 냉수의 온도차 및 흡수기 냉각수의 출구와 입구에서의 냉각수 온도차를 효과적으로 이용할 수 있게 된다. 제1 및 제2모듈의 조합은 비교적 쉽고 합리적으로 실행될 수 있다.

냉동기를 2개 모듈로 분리(흡수 용액 시스템, 냉각 시스템 및 냉각 중기 시스템 모두에서의 싸이클 분리)하는 것은 상기 모듈의 내측을 진공상태로 유지시키면서 이들 2개의 분리된 모듈을 운송할 수 있게 된다.

제2도는 본 발명에 따른 2단계의 흡수식 냉동기의 일 모듈에서의 싸이클의 설명도로서, 예를들어 도시하였다. 2단계의 흡수식 냉동기는 발생기(1a)(1b), 응축기(2), 증발기(3), 흡수기(4), 흡수용액(6),(6a),(6b), 냉매(7), 흡수 용액과 냉매를 순환시키는 펌프(8a) 및 (8b), 그리고 열교환기(5)를 포함한다. 각 부재는 다음과 같이 동작한다.

냉수(10)는 증발기(3)의 열전달관(9)을 통해 흐른다. 냉매 펌프(8b)로부터 공급된 냉매(7)는 전달관(9)이 연장되어 있는 영역으로 분무 트리(16)를 통해 분무되므로, 냉각제의 온도는 증기잠열에 의해 내려가고 이에따라 열전달관을 통해 흐르는 냉수(10)가 냉각된다.

흡수 용액으로 이용되는 브롬화리튬 용액은 동일 온도에서 물의 증기압보다 매우 낮은 증기압을 가지며, 이에따라 낮은 온도에서의 냉매 증기를 흡수할 수 있다. 흡수기(4)에서, 증발기(3)에서 증발된 냉매 증기가 흡수기(4)의 냉각관(17)의 외표면 상에 분무된 브롬화리튬 용액(흡수 용액)(6)에 의해 흡수된다. 이때 발생된 흡수 열은 전달관(17)을 통해 흐르는 냉각수(13)에 의해 냉각된다.

흡수기(4)에서 냉매 증기를 흡수하는 저농도로 희석된 흡수 용액(6b)은 흡수능력이 떨어진다. 따라서, 희석된 흡수 용액(6b)의 일부가 가스버너 같은 열원(18)에 의하여 가열되는 고온 발생기(1a)에 이송되기 위하여 흡수 용액 순환 펌프(8a)에 의해 열교환기(5)를 통과하도록 공급된다. 결과적으로, 고온의 냉매 증기(14)가 증발되어 흡수 용액(6b)으로부터 분리되고, 이에 따라 흡수 용액이 농축된다. 농축된 용액(6a)은 열교환기(5)를 통과하여 흡수기(4)로 복귀된다. 더욱, 흡수기(4)로부터 희석된 흡수 용액(6b)의 다른 일부는 저온발생기(1b)로 이송되기 위하여 흡수 용액 순환 펌프(8a)에 의해 열교환기를 통과하도록 공급되고, 여기에서 흡수 용액(6b)은 고온 발생기(1a)에서 생성된 고온 냉매 증기(14)에 의해 가열 및 농축된다. 농축된 흡수용액은 고온 발생기(1a)로부터 나온 흡수 용액(6a)과 혼합되고, 이 혼합 용액은 고농축 흡수 용액(6)으로서 흡수기(4)에 복귀된다.

고온 발생기(1a)에서 분리된 고온 냉매 증기(14)는 저온 발생기(1b)에서 응축 및 액화되어 응축기(2)에 들어간다. 반면에, 저온 발생기(1b)에서 생성된 냉매 증기(14a)는 응축기(2)에 들어가고, 여기에서 냉매 증기(14a)는 냉매로 응축 및 액화되기 위하여 냉각관(15)을 통해 흐르는 냉각수(13)에 의해 냉각된다. 냉매는 고온의 발생기(1a)로부터의 냉매 증기로 생성된 응축 액체와 혼합되고, 냉매(7)가 증발기(3)로 복귀되는 결과를 낳는다.

열교환기(5)에서, 흡수기(4)로부터 고온 발생기(1a) 및 저온 발생기(1b)로 흐르는 희석된 흡수 용액(6b)은 고온 발생기(1a)와 저온 발생기(1b)로부터 흡수기(4)로 흐르는 고온 및 고농도 흡수 용액(6a)에 의해 미리 가열됨으로써, 열효율을 증진시킬 수 있다.

흡수 용액 순환 펌프(8a)는 브롬화리튬 용액(흡수 용액)을 순환시키는 한편, 냉매 펌프(8b)는 증발기의 열 전달관(9)상에 냉매(물)를 분무한다.

제3도에서 나타낸 다른 실시예에서와 같이, 냉수 및 냉각수가 제1 및 제2모듈에서 서로에 대해, 반대로 흐르게 할 수 있다.

본 발명의 상기 설명된 구성으로, 아래와 같은 바람직한 효과를 성취할 수 있다.

(1) 냉수와 냉각수의 온도 요구 조건이 엄격함에도 불구하고, 본 발명에 따른 흡수 냉동기의 크기는 종래 기구와 비교하여 약 25%로 축소시킬 수 있다.

(2) 냉수 및 냉각수의 유얄이 감소되기 때문에, 냉수 및 냉각수용 관의 크기가 축소될 수 있으므로, 전장비가 소형화될 수 있다.

(3) 냉각수의 유량을 감소시키고 냉동기의 출구에서의 냉각수의 온도를 증가시키는 것이 가능하고, 냉각타워는 소형으로 제조될 수 있다.

(4) 냉수와 냉각수의 유량을 감소시키는 것이 가능해지므로, 펌프의 크기가 축소될 수 있고 펌프의 전력이 절약될 수 있다.

Claims (8)

1. 증발기, 흡수기, 응축기, 저온 발생기, 고온 발생기, 열교환기, 흡수 용액 펌프 및 냉매 펌프가 서로 기능적으로 연결되어 있고, 가스, 오일, 증기 또는 가스터빈, 디젤엔진 또는 다른 공정으로부터 방출된 배기가스가 저온 발생기 또는 고온 발생기용 열원으로 이용되고 있는 최소한 2개의 냉동기 모듈을 포함하는 흡수식 냉동기에 있어서, 상기 최소한 2개의 냉동기 모듈의 연결은, 냉수는 상기 각 냉동기 모듈을 통해 직력적으로 흐르도록 하고, 냉각수는 상기 각 냉동기 모듈을 통해 병렬적으로 흐르도록 되어 있으며, 상기 냉수 및 냉각수의 흐름 방향은 상기 냉수에 대한 최종 출구를 포함하는 최소한 하나의 냉동기 모듈에서 길이 방향으로 서로 반대가 되도록 연결되어 있고, 상기 흡수 용액의 농도가 상기 냉각수의 입구측쪽으로 갈수록 더 낮아지게 하기 위해 각 냉동기 모듈의 흡수기에서 2단계로 흡수 용액을 분무하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉동기 모듈들의 연결은 냉수 및 냉각수가 처음 도입되는 제1모듈을 제외하고는 상기 냉각수와 상기 냉수 흐름 방향이 서로 길이 방향으로 반대가 되도록 연결된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉동기 모듈들의 연결은 상기 냉각수와 상기 냉수의 흐름 방향이 상기 모든 냉동기 모듈에서 서로 길이 방향으로 반대가 되도록 연결된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉동기 모듈은 2개인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
5. 증발기, 흡수기, 응축기, 저온 발생기, 고온 발생기, 열교환기, 흡수 용액 펌프 및 냉매 펌프가 서로 기능적으로 연결되어 있고, 가스, 오일, 증기 또는 가스터빈, 디젤엔진 또는 다른 공정으로부터 방출된 배기가스가 저온 발생기 또는 고온 발생기용 열원으로 이용되고 있는 흡수식 냉동 방법에서 있어서, 2개의 냉동기 모듈을 서로 연결하는 단계; 상기 각 냉동기 모듈을 통해 직렬적으로 냉수를 흐르게 하는 단계; 상기 각 냉동기 모듈을 통해 병렬적으로 냉각수를 흐르게 하는 단계; 상기 냉수에 대한 최종 출구를 포함하는 최소한 하나의 냉동기 모듈에서 상기 냉수와 상기 냉각수를 서로 길이 방향으로 반대로 흐르게 하는 단계; 및 상기 흡수 용액의 농도가 상기 냉각수의 입구측쪽으로 갈수록 더 낮아지게 하기 위해 상기 각 냉동기모듈의 흡수기에서 2개의 단계로 흡수 용액을 분무하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 냉수 및 냉각수가 처음 도입되는 제1모듈을 제외한 상기 모든 냉동기 모듈에서, 상기 냉수와 상기 냉각수는 그 흐름 방향이 길이 방향으로 서로 반대가 되도록 흐르는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 모든 냉동기 모듈에서, 상기 냉각수 및 상기 냉수는 그 흐름 방향이 길이 방향으로 서로 반대가 되도록 흐르는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 냉동기 모듈은 2개인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.