KR0177714B1 - 지에이엑스 사이클 흡수식 냉난방장치 - Google Patents

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Abstract

최고온 발생기와, 흡수기와, 정류기와, 응축기와 증발기를 갖는 지에이에스 흡수식 사이클에 있어서, 상기 최고온발생기의 증기의 상기 정류기로의 흐름을 개폐하는 밸브와, 상기 흡수기로 부터의 온수가 흐르는 열교환기와, 상기 열교환기와 연결된 제2 응축기와, 상기 제2 응축기와 연결된 감압밸브와, 상기 감압밸브와 연결되고 발생된 냉매증기를 흡수기에 공급하는 제2 증발기와 제2 증발기의 냉매증기와 제 2 응축기의 액냉매를 열교환하는 제2 냉매열교환기와 제2 냉매열교환기를 나온 냉매증기를 흡수하며 저온의 고농도액을 가열하게 하는 지에이엑스 열교환기와, 지에이엑스 열교환기로 부터의 흡수를 마친 저농도액을 다른 흡수기로 공급하는 동시에 지에이엑스흡수측압력을 일정하게 유지시켜주는 밸브를 구비하는 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클.

Description

지에이엑스 사이클 흡수식 냉난방 장치
제1도는 종래의 암노니아 지에이 액스 흡수식 사이클도.
제2도는 제1도의 사이클의 압력-온도선도.
제3도는 본 발명에 따른 지에이엑스 사이클 흡수식 냉난방 장치 구성도.
제4도는 제3도의 사이클의 압력-온도선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 지에이엑스 열교환기 7 : 최고온발생기
8 : 제1 응축기 10 : 제1 증발기
15 : 온수열교환기 16 : 제2 응축기
18 : 제2 증발기 19 : 밸브
본 발명은 지에이엑스 흡수식 사이클에 관한 것으로서, 특히 온수공급시 지에이엑스의 두 유체간의 작동압력차를 줄여 성능을 향상하도록 한 지에이엑스 흡수식 사이클에 관한 것이다.
종래의 암모니아 지에이엑스 흡수식 사이클은, 발생기(재생기), 응축기, 증발기, 흡수기 및 지에이엑스 등에 의해 구성되고, 재생기의 역할은 열원으로부터 열을 받아 농도가 강한 작동용액(암모니아 수용액, 이하 강용액)으로 부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매 증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(이하 약용액이라 함)을 만들어 준다. 응축기의 역할은 재생기로부터 보내져 온 냉매 증기를 응축하여 액냉매로 만들어 주는데 이때 냉매 증기로 부터 열량을 빼앗아 응축시키기 위해 실외기에서 외부로 열을 방출하고 온도가 떨어져 들어온 냉각수를 사용하게 된다.
그리고, 증발기의 역할은 응축기로 부터 보내져 온 액냉매를 다시 증발시켜 주어 냉매 증기로 만들어 주는데 이때 액냉매를 증발시켜 주는데 필요한 열량은 실내기에서 외부로부터 열을 흡수하여 온도가 상승되 들어온 냉수로부터 공급하여 준다. 그리고 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기로 다시 보내져 냉방을 수행하게 된다. 흡수기의 역할은 증발기로부터 보내져 온 냉매 증기를 재생기로부터 보내져 온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기의 초기 농도의 강용액을 만들어 주는 역할을 하는데 이때 흡수를 촉진하기 위해 열량을 제거하여 주어야 하고, 이 열량 제거를 위해 실외기에서 열을 방출하고 온도가 낮아진 냉각수를 이용한다. 열량을 얻은 이 냉각수는 다시 실외기로 방열을 위해 보내진다. 즉, 냉방시에는 증발기에서 온도가 떨어진 냉수를 실내기로 보내 냉방을 수행하게 되며, 응축기와 흡수기를 냉각한 냉각수는 온도가 높아져 실외기로 보내져 다시 냉각된다. 또한, 난방시에는 반대로 응축기와 흡수기를 거치면서 온도가 높아진 냉각수가 실내기로 보내져 난방을 수행하게 되며, 증발기를 거친 냉수는 실외기로 보내져 온도가 상승한 후 다시 증발기에 유입된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 먼저, 고온 고압의 열교환기(7: 최고온발생기) 내부로 압송된 작동점 5의 저온 중간농도 용액은, 이 조건하에서 버너와 같은 고열원으로 부터의 열전달에 의해 작동점 10의 비교적 저농도의 암모니아 냉매증기와, 작동점 6의 저농도 고온암모니아용액으로 분리되어 유출된다.
작동점 6의 약용액은 열교환기(6)을 거치는 동안 상대 열교환유체인 작동점 4의 저온 강용액을, 암모니아증기를 발생시키면서, 작동점 5의 중간농도까지 가열한다. 이때 열교환기(6)를 거쳐 유출하는 작동점 6의 고온 약용액은 작동점 7까지 온도가 떨어진다.
밸브(11)를 거친 작동점 7의 고온약용액은 저압상태에서 작동점 3의 저온 강용액과 열교환기(4)에서 열교환하여 열교환기(10:증발기)로 부터의 암모니아증기를 흡수하면서 작동점 8까지 온도가 하강한다. 작동점 3의 저온약용액은 반대로 작동점 4까지 가열되면서 암모니아증기를 발생한다.
작동점 8의 고온약용액은 작동점 2의 저온강용액과 열교환하여 열교환기(10)으로 부터의 암모니아증기를 흡수하면서 작동점 9까지 온도가 하강한다. 작동점 2의 저온강용액은 반대로 작동점 3까지 가열된다.
작동점 9의 저온강용액은 열교환기(1)를 거치면서 작동점 23의 저온열교환유체와 열교환하여 열교환기(10)으로 부터의 암모니아증기를 흡수하면서 작동점 1까지 온도가 하강한다. 작동점 23의 저온 열교환유체는 작동점 24까지 가열된다.
작동점 1의 저온강용액은 상기 과정을 통해 발생된 냉매증기와 열교환기(2:정류기)에서 열교환하면서 작동점 2까지 가열되는 동안 냉매증기로부터 암모니아농도가 낮은 응축액을 (작동점 12) 추출한다. 따라서, 이러한 정류과정을 통하여 작동점 13의 냉매증기는 순도가 높아지게 된다.
작동점 13의 고온 고농도의 냉매증기는 열교환기(8:응축기)을 거치는 동안 작동점 21의 저온 열교환유체에 열을 방출하면서 웅측되어 작동점 14의 저온냉매액이 된다.
작동점 14의 냉매액은 열교환기(9)을 거치면서 열교환기(10:증발기)로부터 유출되는 작동점 17의 저온 냉매증기와 열교환하면서 작동점 15의 더욱 낮은 온도까지 냉각된다.
작동점 15의 냉매액은 밸브(12)를 거치면서 감악되어 저압상태에서 열교환기(10)을 지나는 작동점 19의 고온 열교환유체와 열교환하여 증발한다. 작동점 19의 열교환유체는 저압의 냉매의 비등점이 매우 낮으므로 충분히 냉각되어 작동점 20의 저온까지 냉각된다. 작동점 17의 냉매증기는 열교환기(9)를 거쳐 더욱 가열되어 작동점 18의 상태로 열교환기(1)(3)(4)에 공급된다.
그런데, 이러한 종래의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클에서는 냉각수를 온수로 사용하는 경우는 기존시스템을 개조할 필요가 없으며 작동방법도 동일하나, 온수의 온도(냉각수의 온도)와 시스템의 성능이 반비례하는 특성 때문에 충분히 높은 온도를 얻기 위해서는 시스템의 성능저하라는 큰 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 최고온 발생기의 증기의 응축열과 흡수기의 흡수열을 회수하여 성능을 향상시킬 수 있는 지에이엑스 흡수식 사이클의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 지에이엑스 흡수식 사이클은, 최고온 발생기와, 흡수기와, 정류기와, 응축기와 증발기 및 지에이엑스를 갖는 지에이엑스 흡수식 사이클에 있어서, 상기 최고온발생기의 증기의 상기 정류기로의 흐름을 개폐하는 밸브와, 상기 흡수기로 부터의 온수가 흐르는 열교환기와, 상기 열교환기와 연결된 제2 응축기와, 상기 제2 응축기와 연결된 감압밸브와, 상기 감압밸브와 연결되고 발생된 냉매증기를 흡수기에 공급하는 제2 증발기와 제2 증발기의 냉매증기와 제2 응축기의 액냉매를 열교환하는 제2 냉매열교환기와 제2 냉매열교환기를 나온 냉매증기를 흡수하며 저온의 고농도액을 비등하게 하는 지에이엑스 열교환기와, 지에이엑스 열교환기로 부터의 흡수를 마친 저농도액을 다른 흡수기로 공급하는 동시에 지에이엑스흡수측압력을 일정하게 유지시켜주는 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 지에이엑스 흡수식 사이클을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 지에이엑스 흡수식 사이클을 나타낸 것으로, 최고온 발생기와, 흡수기와,정류기와, 응축기와 증발기 및 지에이엑스를 갖는 지에이엑스 흡수식 사이클에 있어서, 상기 최고온발생기(7)의 증기의 상기 정류기(2)로의 흐름을 개폐하는 밸브(13)와, 상기 흡수기로 부터의 온수가 흐르는 열교환기(15)와, 상기 열교환기와 연결된 제2 응축기(16)와, 상기 제2 응축기와 연결된 감압밸브(17)와, 상기 감압밸브와 연결되고 발생된 냉매증기를 흡수기에 공급하는 제2 증발기(18)를 구비하고 있다.
한편, 상기 제2 증발기(18)의 냉매증기와 열교환된 열교환유체는 제1 응축기(8)의 냉각수로 공급된다.
한편, 상기 제2 증발기(18)의 냉매증기와 제2 응축기(16)의 액냉매를 열교환하는 제2 냉매열교환기(17)가 상기 제2 응축기(16)와 상기 감압밸브(14)사이에 설치되어 있다.
또한, 제2 냉매열교환기(17)를 나온 냉매증기를 흡수하며 저온의 고농도액을 비등하게 하는 지에이엑스 열교환기(4)와, 지에이엑스 열교환기(4)로 부터의 흡수를 마친 저농도액을 다른 흡수기로 공급하는 동시에 지에이엑스흡수측압력을 일정하게 유지시켜주는 밸브(19)를 구비한다.
이러한 본 발명의 지에이에스 흡수식 사이클의 작용을 제3도 및 제4도에 의거하여 설명한다.
먼저, 온수 공급시가 아닌 경우에는 밸브(13)(19)(20)이 개방되고 감압밸브(14)가 패쇄되어, 종래의 사이클이 운전된다.
한편, 온수공급시에는 밸브(13)(20)이 폐쇄되고, 감압밸브(14)(19)가 개방되어 다음과 같은 운전이 개시된다.
고온 고압의 열교환기(7:최고온발생기) 내부로 압송된 작동점 5의 저온 중간농도 용액은, 이 조건하에서 버너와 같은 고열원으로 부터의 열전달에 의해 작동점 10의 비교적 저농도의 암모니아 냉매증기와, 작동점 6의 저농도 고온암모니아용액으로 분리되어 유출된다.
상기 저농도 냉매증기는 열교환기(15)의 내부를 흐르는 작동점 25의 온수에 의해 정류되어 온도가 감소하고 (작동점13'), 암모니아농도가 낮은 응축액은 작동점 12'를 거쳐 열교환기(7)로 회수된다. 작동점 25의 온수는 온도가 상승한 작동점 26의 상태로 나간다.
작동점 13'의 냉매증기는 열교환기(16: 제2 응축기)에서 작동점 26의 온수에 의해 응축되고(작동점14') 그 응축열에 의해 온수는 작동점 27의 고온으로 가열된다.
작동점 14'의 응축액은 열교환기(18)로 부터의 작동점 17'의 증기와, 열교환기(17)에서, 열교환하여 더욱 냉각되고(작동점15') 응축액에 의해 가열된 작동점 17'의 증기 작동점 18'의 상태로 열교환기(4)에 공급된다.
작동점 15'의 응축액은 감압밸브(14)에 의해 감압되어 중간압상태에서 열교환기(18:제2 증발기)의 내부를 흐르는 작동 28의 열교환유체에 의해 가열 증발되어 작동점 17'의 증기가 된다.
작동점 28의 열교환유체는 증발에 의해 온도가 하강한 상태(작동점 29)에서 열교환기(8:제1 응축기)을 냉각하는 작동점 21의 냉각수로 공급된다.
작동점 6의 약용액은 열교환기(6)를 거치는 동안 상대 열교환유체인 작동점 4의 저온 강용액을, 암모니아증기를 발생시키면서, 작동점 5의 중간농도까지 가열한다. 이때 열교환기(6)을 거쳐 유출하는 작동점 6의 고온 약용액은 작동점 7까지 온도가 떨어진다.
작동점 7의 고온 약용액은 시스템저압보다 조금높은 중간압까지 감압되도록 조정된 밸브(11)를 거쳐 중간압상태인 작동점 7'에서 작동점 3의 저온 강용액과 열교환기(4)에서 열교환하여 열교환기(17)(18)로 부터의 암모니아증기를 흡수하면서 작동점 8'까지 온도가 하강한다. 작동점 3의 저온약용액은 반대로 작동점 4까지 가열되면서 암모니아증기를 발생한다.
작동점 8'의 고온약용액은 중간압에서 저압까지 감압되는 밸브(19)를 거쳐 저압에서 작동점 2의 저온강용액과 열교환하여 열교환기(10)으로 부터의 암모니아증기를 흡수하면서 작동점 9까지 온도가 하강한다. 작동점 2의 저온강용액은 반대로 작동점 3까지 가열된다. 이때 열교환기(9)(10)과 열교환기(4)를 연결하는 밸브(20)은 폐쇄되어 있고 결과적으로 열교환기(17)(18)에서 발생된 냉매증기는 열교환기 (4)에서 모두 흡수된다.
작동점 9의 저온 강용액은 열교환기(1)를 거치면서 작동점 23의 저온 열교환유체와 열교환하여 열교환기(10)으로 부터의 암모니아증기를 흡수하면서 작동점 1까지 온도가 하강한다. 작동점 23의 저온 열교환유체는 작동점 24까지 가열되어 온수로 사용되기 위하여 열교환기(15)의 온수입구(작동점25)에 연결된다.
작동점 1의 저온강용액은 상기 과정을 통해 발생된 냉매증기와 열교환기(2:정류기)에서 열교환하면서 작동점 2까지 가열되는 동안 냉매증기로부터 암모니아농도가 낮은 응축액을(작동점 12)추출한다. 따라서, 이러한 정류과정을 통하여 작동점 13의 냉매증기는 순도가 높아지게 된다.
작동점 13의 고온 고농도의 냉매증기는 열교환기(8:응축기)을 거치는 동안 열교환기(18)에서 공급된 작동점 21의 저온 열교환유체에 열을 방출하면서 응축되어 작동점 14의 저온냉매액이 된다.
작동점 14의 냉매액은 열교환기(9)을 거치면서 열교환기(10:증발기)로부터 유출되는 작동점 17의 저온 냉매증기와 열교환하면서 작동점 15의 더욱 낮은 온도까지 냉각된다.
작동점 15의 냉매액은 밸브(12)를 거치면서 감압되어 저압상태에서 열교환기(10)을 지나는 작동점 19의 고온 열교환유체와 열교환하여 증발한다. 작동점 19의 열교환유체는 저압의 냉매의 비등점이 매우 낮으므로 충분히 냉각되어 작동점 20의 저온까지 냉각된다. 작동점 17의 냉매증기는 열교환기(9)를 거쳐 더욱 가열되어 작동점 18의 상태로 열교환기(1)(3)에 공급된다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제2 응축기에서 발생된 낮은 농도의 응축액을 제2 증발기의 저압에서 증발시켜 제1 응축기의 열교환유체의 온도를 낮추어 제1 응축기의 성능을 향상시키고 지에이엑스 흡수측의 압력을 저압보다 높게 유지시켜 지에이엑스 흡수측의 온도를 상승시켜 결과적으로 지에이엑스의 열회수량을 높여 냉매발생량을 증가시키어 시스템효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 최고온 발생기와 흡수기, 정류기, 응축기, 증발기 및 지에이엑스를 갖는 흡수식 냉난방기에 있어서, 상기 최고온 발생기(7)에서 발생한 증기의 상기 정류기로의 흐름을 개폐하는 밸브(13)에 의해 온수 공급시의 유로는 통상의 개폐 밸브인 밸브(13)가 폐쇄되고 유로 단면적 보다 상당히 작은 밸브 개도를 갖고 있어 양단에 압력 손실을 유발시킬 수 있는 감압 밸브(14)가 개방되어 상기 최고온 발생기(7)에서 읍발되는 일부 냉매 증기가 열교환기(15) 및 제2 응축기를 거치면서 흡수기(1)로부터 유출된 상대적으로 저온인 냉각수와 열교환기(15) 및 제2 응축기(16)에서 차례로 냉매 증기와 열교환하여 냉매 증기는 응축되고 냉각수는 고온의 온수로 유출되며, 제2 응축기에서 응축되어 유출된 액냉매는 제2 냉매 열교환기(17)와 감압밸브(14)를 거쳐 제2 증발기(18)로 유입되어 상대적으로 고온인 냉수와 열교환하여 증발한 뒤 다시 제2 냉매 열교환기 액냉매 유로의 반대 유로를 거쳐 지에이엑스(GAX, (4))로 유입된 뒤 상기 최고온 발생기에서 발생된 저농도고온 암모니아 용액이 용액 열교환기(6)와 감압 밸브(11)를 거쳐 이 또한 지에이엑스에 유입되어 상기 제2 냉매 열교환기에서 유입된 냉매 증기를 흡수하도록 하는 유로를 가지며, 이 냉매 증기를 흡수하여 일정량 농도가 상승한 용액이 다시 감압 밸브(19)를 거쳐 열교환기(4)(1)로 유입되도록 하는 유로를 구성하고, 최고온 발생기에서 증발한 나머지 냉매 증기 또한 통상의 정류기(2)와 응축기(1), 냉매 열교환기(9), 증발기(10)를 거쳐 열교환기(4)(1)로 유입되어 상기 지에이엑스로부터 유입된 저농도의 암모니아 용액에 다시 흡수되도록 하는 유로와, 제2 증발기에서 유출된 냉수는 통상의 제1 응축기(8)의 냉각수 유로로 흐르는 유로를 구성하며, 온수 공급을 하지 않을 때에는 밸브(13)(19)(20)가 개방되고 감압 밸브(14)가 폐쇄되어 최고온 발생기에서 증발한 냉매 증기 전부가 사이클 유로 구성에 따라 운전되는 것을 특징으로 하는 지에이엑스 사이클 흡수식 냉난방 장치.
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KR101347582B1 (ko) * 2013-11-20 2014-01-03 (주)월드이엔씨 급탕 겸용 저온수 2단 흡수식 냉난방기
DE102013107280B4 (de) * 2013-06-21 2015-07-02 Institut Für Luft- Und Kältetechnik Gemeinnützige Gmbh Verdampfer

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DE102013107280B4 (de) * 2013-06-21 2015-07-02 Institut Für Luft- Und Kältetechnik Gemeinnützige Gmbh Verdampfer
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