KR0177726B1 - 암모니아 지이에이엑스 흡수식 사이클 - Google Patents

암모니아 지이에이엑스 흡수식 사이클 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클에 관한 것으로서, 흡수기에서 형성된 고온부의 열을 재생기의 저온부로 이동시키며 재생기에서 생성되어 정류기로 유입되는 냉매증기를 흡수기에서 형성된 강용액으로 정류하도록 하여 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 성적계수(COP)를 향상시키고 사이클의 구성을 단순화하도록 한 것이다. 이와 같은 본 발명의 목적은 정류기내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 냉매증기와 열교환되게 흡수기에서 생성되어 용액펌프의 펌핑에 의해 강용액이 정류기를 통과하도록 제1관을 형성하고, 상기 제1관내를 유동하면서 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액의 일부가 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 제1관에서 분지되어 강용액이 유동하는 제2관을 형성하고, 상기 제1관내를 유동하면서 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 용액냉각흡수기로 유입되어 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 용액냉각흡수기로 강용액이 유입되게 제3관을 형성하고, 상기 제2관과 제3관내를 유동하면서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 생성된 냉매증기와 약용액과 열교환이 이루어지도록 재생기내로 강용액이 유입되게 유입수단을 형성함으로써 상기의 목적을 이룰 수 있도록 하였다.

Description

암모니아 지에이엑스 흡수식 사이클 장치
제1도는 종래 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클도.
제2도는 본 발명 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클 장치의 사이클도.
제3도는 본 발명 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클 장치의 사이클도의 타 실시예 1.
제4도는 본 발명 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클 장치의 사이클도의 타 실시예 2.
제5도는 본 발명 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클 장치의 사이클도의 타 실시예 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 재생기 102 : 응축기
103 : 증발기 104 : 흡수기
105 : 정류기 106 : 애너라이저(Analyzer)
107 : 수냉흡수기 108 : 용액냉각흡수기
109 : GAX-흡수기/재생기 110 : 냉매열교환기
111 : 용액펌프 112-1,112-2,112-3 : 분배판
113,113' : 팽창밸브 114 : 약용액코일
115 : 제1관 116 : 제2관
117 : 제3관 118 : 제4관
119 : 제5관 120 : 버너
본 발명은 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클에 관한 것으로서, 특히 흡수기에서 형성된 고온부의 열을 재생기의 저온부로 이동시키며 재생기에서 생성되어 정류기로 유입되는 냉매증기를 흡수기에서 형성된 강용액으로 정류하도록 하여 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 성능계수(COPCoefficient of Performance)를 향상시키고 사이클의 구성을 단순화하도록 한 것이다.
종래 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클과 그 주변부의 구성은 제1도에서와 같이 버너(13)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(이하 강용액이라 함)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(이하 약용액이라 함)을 생성하는 재생기(1)와, 상기 재생기(1)에서 생성된 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(5)와, 상기 재생기(1)로부터 보내져 온 냉매증기를 실외기에서 팬(fan)에 의해 냉각된 냉각수를 사용하여 액냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 액냉매를 실내기로부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어온 냉수를 사용하여 다시 증발시켜 냉매증기로 형성하는 증발기(3)와, 상기 응축기(2)에서 증발기(3)로 유입되는 액냉매를 팽창시키는 팽창밸브(12')와, 상기 응축기(2)에서 응축된 액냉매와 증발기(3)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(9)와, 상기 증발기(3)에서 증발된 냉매증기를 재생기(1)로부터 보내져 온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(1)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(4)와, 상기 흡수기(4)에서 생성된 강용액을 재생기(1)로 펌핑하는 용액펌프(10)와, 상기 재생기(1)에서 보내지는 약용액과의 접촉 및 흡수열에 의한 열전달이 이루어져 온도가 상승되도록 흡수기(4)내의 상단부에 형성된 GAX-흡수기(16)와, 상기 흡수기(4)에서 재생기(1)로 보내지는 강용액과 열교환하면서 강용액의 온도를 상승시키도록 재생기(1)내에 형성된 GAX-재생기(15)와, 상기 GAX-재생기(15)와 GAX-흡수기(16)내에 있는 작동유체가 순환되도록 펌핑하는 순환펌프(14)와, 상기 흡수기(4)로 재생기(1)에서 형성된 약용액을 보내도록 재생기(1)내에 형성된 약용액코일(17)과, 상기 재생기(1)에서 흡수기(4)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(12)와, 상기 팽창밸브(12)를 거쳐 흡수기(4)내로 유입된 약용액을 골고루 분산시키는 분배판(11)과, 상기 흡수기(4)에서 재생기(1)로 유입되는 강용액이 재생기(1)에서 생성된 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(4)내에 형성된 용액냉각흡수기(8)와, 상기 용액냉각흡수기(8)를 통과한 강용액이 재생기(1)에서 생성된 냉매증기와 열교환하도록 재생기(1)내로 강용액이 유입되게 형성된 애너라이저(Analyzer,6)와, 상기 증발기(3)에서 흡수기(4)로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환이 이루어지게 흡수기(4)내에 냉각수가 흐르도록 형성된 수냉흡수기(7)로 구성하였다.
이와 같은 구성을 가지는 종래 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 동작설명과 이에 따른 문제점을 다음에서 설명한다.
일반적인 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클은 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 흡수기(4)로 구성된다.
제1도에서 도시한 바와 같이 재생기(1)에 버너(13)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(1)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액이 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 정류기(5)로 유입되어 응축기(2)에서 응축열 제거에 사용된 냉각수가 유입되어 열교환을 통해 냉매증기와 함께 증발되는 수증기를 응축시켜 고농도의 냉매증기로 정류되어 진다.
그리고 재생기(1)에서 생성된 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(1)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(1)와 저압부인 흡수기(4)간의 압력차에 의해 약용액코일(17)내를 흐르면서 팽창밸브(12)에서 팽창된 후 흡수기(4)로 유입되어 진다.상기 흡수기(4)로 유입된 약용액은 흡수기(4)의 상단에 형성된 분배판(11)에 의해 흡수기(4)내에서 골고루 분산되어 진다.
상기 정류기(5)에서 정류된 고농도의 냉매증기는 응축기(2)로 유입되어 응축기(2)로 유입되는 냉각수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되어 지며, 상기 응축된 액냉매는 팽창밸브(12')를 통과하면서 팽창된 후 증발기(3)로 유입되어 증발기(3)로 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발되어 진다.
상기 증발기(3)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(9)에서 응축기(2)에서 응축된 액냉매와 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(3)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매증기의 온도는 흡수기(4)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 가속화 시켜주며, 또한 증발기(3)에서 증발하지 않는 소량의 냉매도 증발시켜준다.
상기 증발기(3)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(9)에서 열교환한 후 흡수기(4)로 유입되어 재생기(1)에서 생성된 약용액에 흡수되어 원래의 재생기(1)의 초기 농도의 강용액으로 생성된다.
이때 흡수를 촉진하기 위해서는 열량을 제거하여야 하는데, 이 열량 제거를 위해 증발기(3)에서 흡수기(4)내로 유입된 냉매증기는 용액냉각흡수기(8)에서 하강되는 용액에 흡수되며 이때 발생하는 흡수열은 수냉흡수기(7)에서 열교환이 이루어지고, 용액펌프(10)의 펌핑에 의해 흡수기(4)에서 생성되어 재생기(1)로 유입되는 강용액은 흡수기(4)내에 형성된 용액냉각흡수기(8)내를 흐르면서 수냉흡수기(7)와 열교환되어 상승하는 냉매증기가 재생기(1)에서 흡수기(4)로 유입된 약용액에 흡수가 잘 이루어지도록 열교환하여 흡수기(4)에서 강용액이 생성되게 한다.
상기 흡수기(4)에서 생성되어 용액펌프(10)의 펌핑에 의해 용액냉각흡수기(8)내를 흐르면서 통과한 강용액은 재생기(1)내에 형성된 애너라이저(6)로 유입되어 재생기(1)에서 생성된 냉매증기와 열교환하게 된다.
상기 열량 제거를 위해 수냉흡수기(7)로 유입된 냉각수는 온도가 상승되어 실외기로 보내져서 팬(fan)에 의해 냉각된다.
즉, 냉방시 증발기(3)에서 온도가 떨어진 냉수는 실내기로 보내 냉방을 수행하게 되며, 응축기(2)와 흡수기(4)를 냉각한 냉각수는 온도가 높아져 실외기로 보내져 다시 냉각된다.
그리고 난방시에는 반대로 응축기(2)와 흡수기(4)를 거치면서 온도가 높아진 냉수는 실내기로 보내져 난방을 수행하게 되며, 증발기(3)를 거친 냉각수는 실외기로 보내지게 된다.
한편 흡수기(4)내의 상단부에 형성된 GAX-흡수기(6)내의 작동 유체는 재생기(1)에서 생성되어 흡수기(4)로 유입된 고온의 약용액과의 접촉 및 흡수열에 의한 열교환이 이루어지면서 온도가 상승되고 약용액은 고온으로 형성되며, 상기 작동유체는 순환펌프(14)의 펌핑에 의해서 순환하여 재생기(1)내에 형성된 GAX-재생기(15)로 유입되어 흐르면서 흡수기(4)의 용액냉각흡수기(8)에서 재생기(1)의 애너라이저(6)부로 유입되는 강용액과의 열교환을 하여 강용액의 온도를 높여주게 된다.
그러나 이러한 종래의 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클은 증발기에서 흡수기로 유입된 냉매증기가 승승하면서 재생기에서 생성된 약용액에 흡수되어 강용액으로 형성되는데 이때, 냉매증기는 흡수기내에 형성된 수냉흡수기와 용액냉각흡수기등과 열교환을 통해 흡수기의 상부로 올라갈수록 냉매증기의 순도가 떨어지게 되어 재생기에서 흡수기로 유입되어 냉매증기를 흡수하는 약용액의 필름(film)은 흡수기의 하부로 갈수록 두꺼워져서 상승되는 냉매증기의 흐름을 방해하는 문제점이 있었다.
또한 흡수기내에 형성된 GAX-흡수기와 재생기내에 형성된 GAX-재생기를 폐회로로 구성하여 폐회로내를 작동유체가 유동하며 흡수기의 열을 재생기로 이동시키며 이때, 작동유체가 자연순환하지 않으므로 작동유체를 강제순환시키는 순환펌프를 형성하고 작동유체의 온도에 따른 열팽창, 수출을 흡수할 수 있는 팽창챔버(미도시)가 필요하므로 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클은 많은 구성요소가 필요할 뿐만 아니라 복잡한 구성요소에 따른 제조원가가 상승되는 문제점도 있었다.
그리고 GAX-흡수기와 GAX-재생기의 폐회로내를 흡수기의 현열만으로 작동유체가 유동함으로써 코스트(COST)대비하여 괄목할만한 성적계수(COP)의 향상을 기대할 수 없는 문제점도 있었다.
따라서 본 발명은 정류기내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 강용액과 냉매증기가 열교환되게 흡수기에서 생성되어 용액펌프의 펌핑에 의해 강용액이 정류기를 통과하도록 제1관을 형성하고, 이 제1관내를 유동하면서 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액의 일부가 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 제1관에서 분지되어 강용액이 유동하는 제2관을 형성하고, 이 제1관내를 유동하면서 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 용액냉각흡수기로 유입되어 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 용액냉각흡수기로 강용액이 유입되게 제3관을 형성하고, 이 제2관과 제3관내를 유동하면서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 생성된 냉매증기와 약용액과 열교환이 이루어지도록 재생기내로 강용액이 유입되게 냉매유입수단을 형성함으로써 흡수기에서 형성된 고온부의 열을 재생기의 저온부로 이동시키며 재생기에서 생성되어 정류기로 유입되는 냉매증기를 흡수기에서 형성된 강용액으로 정류하여 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 성적계수(COP)를 향상시키고 사이클의 구성을 단순화하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클과 그 주변부의 구성은 제2도에서와 같이 버너(120)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(강용액)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(약용액)을 생성하는 재생기(101)와, 상기 재생기(101)에서 생성된 냉매증기와 함께 증발되는 수증기를 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(105)와, 상기 재생기(101)로부터 보내져 온 냉매증기를 실외기로부터 온도가 떨어진 냉각수를 사용하여 액냉매로 응축시키는 응축기(102)와, 상기 응축기(102)에서 응축된 액냉매를 실내기로부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어온 냉수를 사용하여 다시 증발시켜 냉매증기로 형성하는 증발기(103)와, 상기 응축기(102)에서 증발기(103)로 유입되는 액냉매를 팽창시키는 팽창밸브(113')와, 상기 응축기(102)에서 응축된 액냉매와 증발기(103)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(110)와, 상기 증발기(103)에서 증발된 냉매증기를 재생기(101)로부터 보내져온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(101)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(104)와, 상기 재생기(101)에서 생성된 약용액을 흡수기(104)로 보내도록 재생기(101)내에 형성된 약용액코일(114)과, 상기 재생기(101)에서 흡수기(104)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(113)와, 상기 팽창밸브(113)에서 팽창되어 흡수기(104)로 유입된 약용액이 흡수기(104)내에서 골고루 분산되도록 흡수기(104)내의 상단부에 형성된 분배판(112-3)과, 상기 흡수기(104)에서 생성된 강용액을 재생기(101)로 펌핑하는 용액펌프(111)와, 상기 정류기(105)내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 냉매증기와 열교환되게 흡수기(104)에서 생성된 강용액이 용액펌프(111)의 펌핑에 의해 정류기(105)를 통과하도록 형성된 제1관(115)과, 상기 제1관(115)내를 유동하면서 정류기(105)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액의 일부가 분지되어 흡수기(104)내로 유입되도록 형성된 제2관(116)과, 상기 제2관(116)을 통해 유입된 강용액이 재생기(101)에서 흡수기(104)로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(104)내에 형성된 GAX-흡수기/재생기(109)와, 상기 제1관(115)내를 유동하면서 정류기(105)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 흡수기(104)내로 유입되도록 형성된 제3관(117)과, 상기 제3관(117)을 통해 유입된 강용액이 GAX-흡수기/재생기(109)에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(104)내에 형성된 용액냉각흡수기(108)와, 상기 증발기(103)에서 흡수기(104)내로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환하게 냉수가 흐르도록 흡수기(104)내의 하단부에 형성된 수냉흡수기(107)와, 상기 제2관(116)내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기(109)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기(101)에서 생성된 약용액과 열교환되도록 재생기(101)의 애너라이저(106)하부로 유입되게 형성된 제4관(118)과, 상기 제4관(118)을 통해 재생기(101)내로 유입된 강용액을 재생기(101)내에서 골고루 분산시키는 분배판(112-2)과, 상기 제3관(117)내를 유동하면서 용액냉각흡수기(108)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기(101)에서 생성된 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부 정류하도록 재생기(101)의 애너라이저(106)상부로 유입되게 형성된 제5관(119)과, 상기 제5관(119)을 통해 재생기(101)내로 유입된 강용액을 재생기(101)내에서 골고루 분산시키는 분배판(112-1)으로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수기 사이클은 일정 압력에 대해 운전조건 및 용액유로 구성, 요소의 조합등을 변화시켜 최대의 유효냉매를 발생시켜 사이클의 성능을 향상시키도록 한 것으로써, 암모니아 지에이엑스(GAX)흡수식 사이클은 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(101), 응축기(102), 증발기(103), 흡수기(104)로 구성된다.
제2도에서 도시한 바와 같이 상기 재생기(101)에 버너(120)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(101)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액으로 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 애너라이저(106)를 통과해 정류기(105)로 유입된다.
상기 정류기(105)로 유입된 냉매증기는 용액펌프(111)의 펌핑에 의해 제1관(115)내를 흐르면서 정류기(105)로 유입되는 흡수기(104)에서 생성된 강용액과의 열교환을 통해 냉매증기와 함께 발생하는 수증기를 응축시켜 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류한다.
그리고 재생기(101)에서 생성되는 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(101)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약욕액은 고압부인 재생기(101)와 저압부인 흡수기(104)간의 압력차에 의해 재생기(101)내에 형성된 약용액코일(114)내를 유동한다.
상기 약용액코일(114)내를 유동하는 약용액은 팽창밸브(113)에서 팽창이 이루어진 후 흡수기(104)로 유입되며, 상기 흡수기(045)로 유입된 약용액은 흡수기(104)내의 상단부에 형성된 분배판(112-3)위로 떨어져서 약용액은 분배판(112-3)에 의해 흡수기(104)내에서 골고루 분산된다.
상기 정류기(105)에서 정류된 고농도 냉매증기는 응축기(102)로 유입되어 응축기(102)로 유입되는 냉각수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되며, 상기 응축기(102)내의 냉각수는 냉매응축시 발생하는 응축열을 제거한다.
상기 응축기(102)에서 응축된 액냉매는 팽창밸브(113')에서 팽창되어 포화증기압(약 4~6bar)까지 압력강하가 이루어진 후 증발기(103)로 유입되어 증발기(103)에서 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발되고, 냉수는 증발잠열에 의해 온도강하가 이루어진 후 실내기로 보내져 냉방을 수행하게 된다.
상기 증발기(103)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(110)에서 응축기(102)에서 응축된 액냉매와의 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(103)내의 증발온도에 가깝게 내려주고, 냉매증기의 온도는 흡수기(104)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 가속화시켜주며 또한, 증발기(103)에서 증발되지 않은 소량의 냉매도 증발시킨다.
상기 증발기(103)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(110)에서 열교환한 후 흡수기(104)로 유입되어 상승하면서 온도가 떨어져 들어온 냉수가 흐르는 수냉흡수기(107)에서 열교환되어 냉매증기의 온도가 떨어지며, 상기 온도가 떨어진 냉매증기는 재생기(101)에서 생성되어 흡수기(104)로 유입되는 약용액에 흡수되어 약용액은 흡수기(104)내에서 원래 재생기(101)의 초기농도의 강용액으로 생성된다.
이때 흡수기(104)내에서 냉매증기가 약용액에 흡수될 때 발생하는 흡수열은 GAX-흡수기/재생기(109)와 용액냉각흡수기(108)내를 유동하는 강용액을 가열한다.
상기 흡수기(104)에서 생성된 강용액은 흡수기(104)내의 하단부에 모여서 용액펌프(111)의 펌핑에 의해 고압부인 재생기(101)로 유동되는데, 이 과정에서 상기 강용액은 제1관(115)내를 흐르면서 정류기(105)로 유입되어 재생기(101)에서 생성된 냉매증기와 열교환하며 냉매증기중에 포함된 수증기를 응축시켜 고농도 냉매증기로 정류한다.
이때 냉매증기의 응축잠열 및 강용액과 냉매증기의 온도차인 현열을 받아 강용액은 온도가 상승한다.
상기 제1관(115)을 흐르면서 정류기(105)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액은 제2관(116)과 제3관(117)으로 분지되어 각각 GAX-흡수기/재생기(109)과 용액냉각흡수기(108)로 유입된다.
상기 제2관(116)으로 강용액의 일부가 흐르면서 GAX-흡수기/재생기(109)로 유입되며, 상기 GAX-흡수기/재생기(109)로 유입된 강용액은 재생기(101)에서 생성되어 약용액코일(114)내를 유동하여 흡수기(104)상부로 유입되는 약용액과 열교환하여 온도가 상승되어 비등하게 됨으로써 잠열을 회수한다.
상기 약용액과 GAX-흡수기/재생기(109)에서 열교환된 강용액은 기액 이상류상태로 제4관(118)내를 흐르면서 재생기(101)의 중온부인 애너라이저(106)하부로 유입되어 분배판(112-2)에 의해 재생기(101)내에서 골고루 분산되어 재생기(101)에서 생성되어 약용액코일(114)내를 유동하는 약용액과 열교환된 후 하강한다.
그리고 제3관(117)내를 흐르면서 용액냉각흡수기(108)로 유입된 강용액은 GAX-흡수기/재생기(109)와 열교환하여 온도가 하강한 약용액과의 열교환을 통해 온도상승 후 제5관(119)내를 흐르면서 재생기(101)의 애너라이저(106)상부로 유입되어 분배판(112-1)에 의해 재생기(101)내에서 골고루 분산된다.
상기 재생기(101)내에서 골고루 분산된 강용액은 재생기(101)에서 생성되어 상승하는 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하여 정류를 하며, 또한 열교환을 하면서 재생기(101)내의 하부로 하강한다.
이때 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클은 냉방시 증발기(103)에서 온도가 떨어진 냉수는 실내기로 보내 냉방을 수행하며, 응축기(102)와 흡수기(104)를 냉각한 냉각수는 온도가 높아져 실외기로 보내져 다시 냉각된다.
그리고 난방시에는 반대로 응축기(102)와 흡수기(104)를 거치면서 온도가 높아진 냉수는 실내기로 보내져 난방을 수행하며, 증발기(103)를 거친 냉각수는 실외기로 보내진다.
이상과 같은 동작은 시스템이 작동하는 동안 평형이 이루어진 상태에서 연속적으로 순환되면서 이루어진다.
그리고 제3도는 본 발명 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클의 타실시예 1로써 버너(220)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(강용액)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(약용액)을 생성하는 재생기(201)와, 상기 재생기(201)에서 생성된 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(205)와, 상기 재생기(201)로부터 보내져 온 냉매증기를 실외기에서 냉각되어 오는 냉각수를 사용하여 액냉매로 응축시키는 응축기(202)와, 상기 응축기(202)에서 응축된 액냉매를 실내기로부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어온 냉수를 사용하여 다시 증발시켜 냉매증기로 형성하는 증발기(203)와, 상기 응축기(202)에서 증발기(203)로 유입되는 액냉매를 팽창시키는 팽창밸브(213)와, 상기 응축기(202)에서 응축된 액냉매와 증발기(203)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(210)와, 상기 증발기(203)에서 증발된 냉매증기를 재생기(201)로부터 보내져온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(201)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(204)와, 상기 재생기(201)에서 생성된 약용액을 흡수기(204)로 보내도록 재생기(201)내에 형성된 약용액코일(214)과, 상기 재생기(201)에서 흡수기(204)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(213)와, 상기 팽창밸브(213)에서 팽창되어 흡수기(204)로 유입된 약용액이 흡수기(204)내에서 골고루 분산되도록 흡수기(204)내의 상단부에 형성된 분배판(212-3)과, 상기 흡수기(204)에서 생성된 강용액을 재생기(201)로 펌핑하는 용액펌프(211)와, 상기 정류기(205)내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 냉매증기와 열교환되게 흡수기(204)에서 생성된 강용액이 용액펌프(211)의 펌핑에 의해 정류기(205)를 통과하도록 형성된 제1관(215)과, 상기 제1관(215)내를 유동하면서 정류기(205)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액의 일부가 분지되어 흡수기(204)내로 유입되도록 형성된 제2관(216)과, 상기 제2관(216)을 통해 유입된 강용액이 재생기(201)에서 흡수기(204)로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(204)내에 형성된 GAX-흡수기/재생기(209)와, 상기 제1관(215)내를 유동하면서 정류기(205)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 흡수기(204)내로 유입되도록 형성된 제3관(217)과, 상기 제3관(217)을 통해 유입된 강용액이 GAX-흡수기/재생기(209)에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(204)내에 형성된 용액냉각흡수기(208)와, 상기 증발기(203)에서 흡수기(204)내로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환하게 냉각수가 흐르도록 흡수기(204)내의 하단부에 형성된 수냉흡수기(207)와, 상기 제2관(216)내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기(209)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액과 제3관(217)내를 유동하면서 용액냉각흡수기(208)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 합쳐져서 재생기(201)에서 생성된 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부는 정류하고 재생기(201)에서 생성된 약용액과 열교환되도도록 재생기(201)의 애너라이저(206)상부로 유입되게 형성된 제4관(218)과, 상기 제4관(218)을 통해 재생기(201)내로 유입된 강용액을 재생기(201)내에서 골고루 분산시키도록 애너라이저(206) 상부에 형성된 분배판(212-1)과, 상기 분배판(212-1)에서 분산된 후 애너라이저(206)를 통과한 강용액이 재생기(201)에서 생성되어 약용액코일(214)내를 유동하는 약용액과 열교환이 원활하게 이루어지도록 애너라이저(206)하부에 강용액을 골고루 분산시키는 분배판(212-2)으로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
암모니아 지이에이엑스(GAX) 흡수식 사이클은 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(201), 응축기(202), 증발기(203), 흡수기(204)로 구성된다.
제3도에서 도시한 바와 같이 상기 재생기(201)에 버너(220)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(201)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액으로 생성되며 상기 냉매증기는 상승하면서 애너라이저(206)를 통과해 정류기(205)로 유입된다.
상기 정류기(205)로 유입된 냉매증기는 용액펌프(211)의 펌핑에 의해 제1관(215)내를 흐르면서 정류기(205)로 유입되는 흡수기(204)에서 생성된 강용액과의 열교환을 통해 냉매증기와 함께 발생되는 수증기를 응축시켜 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류한다.
그리고 재생기(201)에서 생성되는 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(201)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(201)와 저압부인 흡수기(204)간의 압력차에 의해 재생기(201)내에 형성된 약용액코일(214)내를 유동한다.
상기 약용액코일(214)내를 유동하는 약용액은 팽창밸브(213)에서 팽창이 이루어진 후 흡수기(204)로 유입되며, 상기 흡수기(204)로 유입된 약용액은 흡수기(204)내의 상단부에 형성된 분배판(212-3)위로 떨어져서 약용액은 분배판(212-3)에 의해 흡수기(204)내에서 골고루 분산된다.
상기 정류기(205)에서 정류된 고농도 냉매증기는 응축기(202)로 유입되어 응축기(202)로 실외기에서 유입되는 냉각수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되며, 상기 응축기(202)는 냉매응축시 발생하는 응축열을 제거한다.
상기 응축기(202)에서 응축된 액냉매는 팽창밸브(213')에서 팽창되어 포화증기압(약 4~6bar)까지 압력강하가 이루어진 후 증발기(203)로 유입되어 증발기(203)에서 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발되고, 냉수는 증발잠열에 의해 온도강하가 이루어진 후 실내기로 보내져 냉방을 수행하게 된다.
상기 증발기(203)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(210)에서 응축기(202)에서 응축된 액냉매와의 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(203)내의 증발온도에 가깝게 내려주고, 냉매증기의 온도는 흡수기(204)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 가속화시켜주며 또한, 증발기(203)에서 증발되지 않은 소량의 냉매도 증발시킨다.
상기 증발기(203)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(210)에서 열교환한 후 흡수기(204)로 유입되어 상승하면서 냉각수가 수냉흡수기(207)에서 열교환되어 냉매증기의 온도가 떨어지며, 상기 온도가 떨어진 냉매증기는 재생기(201)에서 생성되어 흡수기(204)로 유입되는 약용액에 흡수되어 약용액은 흡수기(204)내에서 원래 재생기(201)의 초기농도의 강용액으로 생성된다.
이때 흡수기(204)내에서 냉매증기가 약용액에 흡수될 때 발생하는 흡수열은 GAX-흡수기/재생기(209)와 용액냉각흡수기(208)내를 유동하는 강용액을 가열한다.
상기 흡수기(204)에서 생성된 강용액은 흡수기(204)내의 하단부에 모여서 용액펌프(211)의 펌핑에 의해 고압부인 재생기(201)로 유동되는데, 이 과정에서 상기 강용액은 제1관(215)내를 흐르면서 정류기(205)로 유입되어 재생기(201)에서 생성된 냉매증기와 열교환하며 냉매증기중에 포함된 수증기를 응축시켜 고농도 냉매증기로 정류한다.
이때 냉매증기의 응축잠열 및 강용액과 냉매증기의 온도차인 현열을 받아 강용액은 온도가 상승한다.
상기 제1관(215)을 흐르면서 정류기(205)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액은 제2관(216)과 제3관(217)으로 분지되어 각각 GAX-흡수기/재생기(209)과 용액냉각 흡수기(208)로 유입된다.
상기 제2관(216)내를 흐르면서 GAX-흡수기/재생기(209)로 유입된 강용액의 일부는 재생기(201)에서 생성되어 약용액코일(214)내를 유동하여 흡수기(204)상부로 유입되는 약용액과 열교환하여 온도가 상승되어 비등하게 됨으로써 잠열을 회수한다.
상기 제3관(217)내를 흐르면서 용액냉각흡수기(208)로 유입된 강용액은 GAX-흡수기/재생기(209)와 열교환하여 온도가 하강된 약용액과의 열교환을 통해 온도가 상승된다.
상기 GAX-흡수기/재생기(209)와 용액냉각흡수기(208)내를 흐르면서 재생기(201)에서 생성되어 흡수기(204)로 유입된 약용액과 열교환된 강용액은 기액 이상류상태로 형성되며, GAX-흡수기/재생기(209)내와 용액냉각흡수기(208)내를 각각 흐르는 강용액은 합쳐져서 제4관(218)내를 흐른다.
상기 제4관(218)내를 흐르면서 재생기(201)의 애너라이저(206)상부로 유입되는 강용액은 애너라이저(206)상부에 형성된 분배판(212-1)에 의해 재생기(201)내에서 골고루 분산되어 재생기(201)에서 생성되어 상승하는 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 또한 냉매증기의 일부를 열교환을 통해 정류한 다음 애너라이저(206)를 통과해 분배판(212-2)위로 떨어진다.
상기 분배판(212-2)위로 떨어진 강용액은 분배판(212-2)에 의해 재생기(201)내에서 골고루 분산되어 재생기(201)에서 생성되어 약용액코일(214)내를 유동하는 약용액과 열교환된 후 재생기(201)내의 하부로 하강한다.
이상과 같은 동작은 시스템이 작동하는 동안 평형이 이루어진 상태에서 연속적으로 순환되면서 이루어진다.
그리고 제4도는 본 발명 암모니아 지이에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 타 실시예 2로써 버너(320)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(강용액)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(약용액)을 생성하는 재생기(301)와, 상기 재생기(301)에서 생성된 냉매증기와 함께 발생하는 수증기를 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(305)와, 상기 재생기(301)로부터 보내져 온 냉매증기를 실외기에서 유입되는 냉각수를 사용하여 액냉매로 응축시키는 응축기(302)와, 상기 응축기(302)에서 응축된 액냉매를 실내기로부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어온 냉수를 사용하여 다시 증발시켜 냉매증기로 형성하는 증발기(303)와, 상기 응축기(302)에서 증발기(303)로 유입되는 액냉매를 팽창시키는 팽창밸브(313')와, 상기 응축기(302)에서 응축된 액냉매와 증발기(303)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(310)와, 상기 증발기(303)에서 증발된 냉매증기를 재생기(301)로부터 보내져온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(301)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(304)와, 상기 재생기(301)에서 생성된 약용액을 흡수기(304)로 보내도록 재생기(301)내에 형성된 약용액코일(314)과, 상기 재생기(301)에서 흡수기(304)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(313)와, 상기 팽창밸브(313)에서 팽창되어 흡수기(304)로 유입된 약용액이 흡수기(304)내에서 골고루 분산되도록 흡수기(304)내의 상단부에 형성된 분배판(312-3)과, 상기 흡수기(304)에서 생성된 강용액을 재생기(301)로 펌핑하는 용액펌프(311)와, 상기 정류기(305)내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 냉매증기와 열교환되게 흡수기(304)에서 생성된 강용액이 용액펌프(311)의 펌핑에 의해 정류기(305)를 통과하도록 형성된 제1관(315)과, 상기 제1관(115)내를 유동하면서 정류기(105)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 흡수기(304)내로 유입되도록 형성된 제2관(316)과, 상기 제2관(316)을 통해 유입된 강용액이 재생기(301)에서 흡수기(304)로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(304)내에 형성된 GAX-흡수기/재생기(309)와, 상기 제1관(315)에서 분지되어 흡수기(304)내로 강용액의 일부가 유입되도록 형성된 제3관(317)과, 상기 제3관(317)을 통해 유입된 강용액이 GAX-흡수기/재생기(309)에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(304)내에 형성된 용액냉각흡수기(308)와, 상기 증발기(303)에서 흡수기(304)내로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환하게 냉각수가 흐르도록 흡수기(304)내의 하단부에 형성된 수냉흡수기(307)와, 상기 제2관(316)내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기(309)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기(301)에서 생성된 약용액과 열교환되도록 재생기(301)의 애너라이저(306)하부로 유입되게 형성된 제4관(318)과, 상기 제4관(318)을 통해 재생기(301)내로 유입된 강용액을 재생기(301)내에서 골고루 분산시키는 분배판(312-2)과, 상기 제3관(317)내를 유동하면서 용액냉각 흡수기(308)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기(301)에서 생성된 냉매증기 중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부 정류하도록 재생기(301)의 애너라이저(306)상부로 유입되게 형성된 제5관(319)과, 상기 제5관(319)을 통해 재생기(301)내로 유입된 강용액을 재생기(301)내에서 골고루 분산시키는 분배판(312-1)으로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
암모니아 지이에이엑스(GAX)흡수식 사이클은 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(301), 응축기(302), 증발기(303), 흡수기(304)로 구성된다.
제4도에서 도시한 바와 같이 상기 재생기(301)에 버너(320)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(301)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액으로 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 애너라이저(306)를 통과해 정류기(305)로 유입된다.
상기 정류기(305)로 유입된 냉매증기는 용액펌프(311)의 펌핑에 의해 제1관(315)내를 흐르면서 정류기(305)로 유입되는 흡수기(304)에서 생성된 강용액과의 열교환을 통해 냉매증기와 함께 발생하는 수증기를 응축시켜 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류한다.
그리고 재생기(301)에서 생성되는 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(301)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(301)와 저압부인 흡수기(304)간의 압력차에 의해 재생기(301)내에 형성된 약용액코일(314)내를 유동한다.
상기 약용액코일(314)내를 유동하는 약용액은 팽창밸브(313)에서 팽창이 이루어진 후 흡수기(304)로 유입되며, 상기 흡수기(304)로 유입된 약용액은 흡수기(304)내의 상단부에 형성된 분배판(312-3)위로 떨어져서 약용액은 분배판(312-3)에 의해 흡수기(304)내에서 골고루 분산된다.
상기 정류기(305)에서 정류된 고농도냉매증기는 응축기(302)로 유입되어 응축기(302)로 실외기 팬(fan)에 의해 온도가 떨어져 유입되는 냉각수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되며, 상기 응축기(302)는 냉매응축시 발생하는 응축열을 제거한다.
상기 응축기(302)에서 응축된 액냉매는 팽창밸브(313')에서 팽창되어 포화증기압(약 4~6bar)까지 압력강하가 이루어진 후 증발기(303)로 유입되어 증발기(303)에서 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발되고, 냉수는 증발잠열에 의해 온도강하가 이루어진 후 실내기로 보내져 냉방을 수행하게 된다.
상기 증발기(303)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(310)에서 응축기(302)에서 응축된 액냉매와의 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(303)내의 증발온도에 가깝게 내려주고, 냉매증기의 온도는 흡수기(304)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 가속화시켜주며 또한, 증발기(303)에서 증발되지 않은 소량의 냉매도 증발시킨다.
상기 증발기(303)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(310)에서 열교환한 후 흡수기(304)로 유입되어 상승하면서 온도가 떨어져 들어온 냉각수가 흐르는 수냉흡수기(307)에서 열교환되어 냉매증기의 온도가 떨어지며, 상기 온도가 떨어진 냉매증기는 재생기(301)에서 생성되어 흡수기(304)로 유입되는 약용액에 흡수되어 약용액은 흡수기(304)내에서 원래 재생기(301)의 초기농도의 강용액으로 생성된다.
이때 흡수기(104)내에서 냉매증기가 약용액에 흡수될 때 발생하는 흡수열은 GAX-흡수기/재생기(309)와 용액냉각흡수기(308)내를 유동하는 강용액을 가열한다.
상기 흡수기(104)에서 생성된 강용액은 흡수기(304)내의 하단부에 모여서 용액펌프(311)의 펌핑에 의해 고압부인 재생기(301)로 유동되는데, 이 과정에서 상기 강용액은 제1관(315)내를 흐르면서 정류기(305)로 유입되어 재생기(301)에서 생성된 냉매증기와 열교환하며 냉매증기중에 포함된 수증기를 응축시켜 고농도 냉매증기로 정류한다.
이때 냉매증기의 응축잠열 및 강용액과 냉매증기의 온도차인 현열을 받아 강용액은 온도가 상승한다.
상기 제1관(315)내를 흐르면서 정류기(305)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액은 제2관(316)내를 흐르면서 GAX-흡수기/재생기(309)로 유입되어 재생기(301)에서 생성되어 약용액코일(314)내를 유동하여 흡수기(304)상부로 유입되는 약용액과 열교환하여 온도가 상승되어 비등하게 됨으로써 잠열을 회수한다.
상기 GAX-흡수기/재생기(309)에서 열교환된 강용액은 기액 이상류상태로 제4관(318)내를 흐르면서 재생기(301)의 중온부인 애너라이저(306)하부로 유입되어 분배판(312-2)에 의해 재생기(101)내에서 골고루 분산되어 재생기(301)내의 약용액코일(314)내를 유동하는 약용액과 열교환된 후 하강한다.
상기 제1관(315)에서 분지되어 용액펌프(311)의 펌핑에 의해 강용액의 일부가 유입되도록 형성된 제3관(317)내를 강용액이 흐르면서 용액냉각흡수기(308)내로 유입되며, 상기 용액냉각흡수기(308)내로 유입된 강용액은 GAX-흡수기/재생기(309)와 열교환하여 온도가 하강된 약용액과의 열교환을 통해 온도가 상승한다.
상기 용액냉각흡수기(308)에서 열교환된 강용액은 제5관(319)내를 흐르면서 재생기(301)의 애너라이저(306)상부로 유입되어 분배판(312-1)에 의해 재생기(301)내에서 골고루 분산되어 재생기(301)에서 생성되어 상승하는 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 또한 냉매증기의 일부를 열교환을 통해 정류한 다음 재생기(301)내의 하부로 하강한다.
이상과 같은 동작은 시스템이 작동하는 동안 평형이 이루어진 상태에서 연속적으로 순환되면서 이루어진다.
그리고 제5도는 본 발명 암모니아 지이에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 타 실시예 3로써 버너(420)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(강용액)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(약용액)을 생성하는 재생기(401)와, 상기 재생기(401)에서 생성된 냉매증기와 함께 발생하는 수증기를 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(405)와, 상기 재생기(401)로부터 보내져 온 냉매증기를 실외기 팬(fan)에 의해 온도가 떨어진 냉각수를 사용하여 액냉매로 응축시키는 응축기(402)와, 상기 응축기(402)에서 응축된 액냉매를 실내기로부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어온 냉수를 사용하여 다시 증발시켜 냉매증기로 형성하는 증발기(403)와, 상기 응축기(402)에서 증발기(403)로 유입되는 액냉매를 팽창시키는 팽창밸브(413')와, 상기 응축기(402)에서 응축된 액냉매와 증발기(403)에서 증발된 냉매증기의 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(410)와, 상기 증발기(403)에서 증발된 냉매증기를 재생기(401)로부터 보내져온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(401)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(404)와, 상기 재생기(401)에서 생성된 약용액을 흡수기(404)로 보내도록 재생기 (401)내에 형성된 약용액코일(414)과, 상기 재생기(401)에서 흡수기(404)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(413)와, 상기 팽창밸브(413)에서 팽창되어 흡수기(404)로 유입된 약용액이 흡수기(404)내에서 골고루 분산되도록 흡수기(404)내의 상단부에 형성된 분배판(412-3)과, 상기 흡수기(404)에서 생성된 강용액을 재생기(401)로 펌핑하는 용액펌프(411)와, 상기 정류기(405)내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 냉매증기와 열교환되게 흡수기(404)에서 생성된 강용액이 용액펌프(411)의 펌핑에 의해 정류기(405)를 통과하도록 형성된 제1관(415)과, 상기 제1관(415)내를 유동하면서 정류기(405)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 흡수기(404)내로 유입되도록 형성된 제2관(416)과, 상기 제2관(416)을 통해 유입된 강용액이 재생기(401)에서 흡수기(404)로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(404)내에 형성된 GAX-흡수기/재생기(409)와, 상기 제1관(415)에서 분지되어 흡수기(404)내로 강용액의 일부가 유입되도록 형성된 제3관(417)과, 상기 제3관(417)을 통해 유입된 강용액이 GAX-흡수기/재생기(409)에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(404)내에 형성된 용액냉각흡수기(408)와, 상기 증발기(403)에서 흡수기(404)내로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환하게 냉각수가 흐르도록 흡수기(404)내의 하단부에 형성된 수냉흡수기(407)와, 상기 제2관(416)내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기(409)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액과 제3관(417)내를 유동하면서 용액냉각흡수기(408)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 합쳐져서 재생기(401)에서 생성된 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부는 정류하고 재생기(401)에서 생성된 약용액과 열교환하도록 재생기(401)의 애너라이저(406)상부로 유입되게 형성된 제4관(418)과, 상기 제4관(418)을 통해 재생기(401)내로 유입된 강용액을 재생기(401)내에서 골고루 분산시키도록 애너라이저(406)상부에 형성된 분배판(412-1)과, 상기 분배판(412-1)에서 분산된 후 애너라이저(406)를 통과한 강용액이 재생기(401)에서 생성되어 약용액코일(414)내를 유동하는 약용액과 열교환이 원활하게 이루어지도록 애너라이저(406)하부에 강용액을 골고루 분산시키는 분배판(412-2)으로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
암모니아 지이에이엑스(GAX)흡수식 사이클은 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(401), 응축기(402), 증발기(403), 흡수기(404)로 구성된다.
제5도에서 도시한 바와 같이 상기 재생기(401)에 버너(420)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(401)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액으로 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 애너라이저(406)를 통과해 정류기(405)로 유입된다.
상기 정류기(405)로 유입된 냉매증기는 용액펌프(411)의 펌핑에 의해 제1관(415)내를 흐르면서 정류기(405)로 유입되는 흡수기(404)에서 생성된 강용액과의 열교환을 통해 냉매증기와 함께 발생하는 수증기를 응축시켜 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류한다.
그리고 재생기(401)에서 생성되는 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(401)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(401)와 저압부인 흡수기(404)간의 압력차에 의해 재생기(401)내에 형성된 약용액코일(414)내를 유동한다.
상기 약용액코일(414)내를 유동하는 약용액은 팽창밸브(413)에서 팽창이 이루어진 후 흡수기(404)로 유입되며, 상기 흡수기(404)로 유입된 약용액은 흡수기(404)내의 상단부에 형성된 분배판(412-3)위로 떨어져서 약용액은 분배판(412-3)에 의해 흡수기(404)내에서 골고루 분산된다.
상기 정류기(405)에서 정류된 고농도 냉매증기는 응축기(402)로 유입되어 응축기(402)로 온도가 떨어져 유입되는 냉각수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되며, 상기 응축기(402)는 냉매응축시 발생하는 응축열을 제거한다.
상기 응축기(402)에서 응축된 액냉매는 팽창밸브(413')에서 팽창되어 포화증기압(약 4~6bar)까지 압력강하가 이루어진 후 증발기(403)로 유입되어 증발기(403)에서 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발되고, 냉수는 증발잠열에 의해 온도강하가 이루어진 후 실내기로 보내져 냉방을 수행하게 된다.
상기 증발기(403)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(410)에서 응축기(402)에서 응축된 액냉매와의 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(403)내의 증발온도에 가깝게 내려주고, 냉매증기의 온도는 흡수기(404)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 가속화시켜주며 또한, 증발기(403)에서 증발되지 않은 소량의 냉매도 증발시킨다.
상기 증발기(403)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(410)에서 열교환 한 후 흡수기(404)로 유입되어 상승하면서 온도가 떨어져 들어온 냉각수가 흐르는 수냉흡수기(407)에서 열교환되어 냉매증기의 온도가 떨어지며, 상기 온도가 떨어진 냉매증기는 재생기(401)에서 생성되어 흡수기(404)로 유입되는 약용액에 흡수되어 약용액은 흡수기(404)내에서 원래 재생기(401)의 초기농도의 강용액으로 생성된다.
이때 흡수기(404)내에서 냉매증기가 약용액에 흡수될 때 발생하는 흡수열은 GAX-흡수기/재생기(409)와 용액냉각흡수기(405)내를 유동하는 강용액을 가열한다.
상기 흡수기(404)에서 생성된 강용액은 흡수기(404)내의 하단부에 모여서 용액펌프(411)의 펌핑에 의해 고압부인 재생기(401)로 유동되는데, 이 과정에서 상기 강용액은 제1관(415)내를 흐르면서 정류기(405)로 유입되어 재생기(401)에서 생성된 냉매증기와 열교환하며 냉매증기중에 포함된 수증기를 응축시켜 고농도 냉매증기로 정류한다.
이때 냉매증기의 응축잠열 및 강용액과 냉매증기의 온도차인 현열을 받아 강용액은 온도가 상승한다.
상기 제1관(415)을 흐르면서 정류기(405)에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액은 제2관(416)내를 흐르면서 GAX-흡수기/재생기(409)로 유입되어 재생기(401)에서 생성되어 약용액코일(414)내를 유동하여 흡수기(404)상부로 유입되는 약용액과 열교환하여 온도가 상승되어 비등하게 됨으로써 잠열을 회수한다.
상기 제1관(415)내를 흐르는 강용액의 일부는 제1관(415)에서 분지된 제3관(417)내를 흐르면서 흡수기(404)내에 형성된 용액냉각흡수기(408)로 유입되어 GAX-흡수기/재생기(409)와 열교환하여 온도가 하강된 약용액과의 열교환을 통해 온도가 상승된다.
상기 GAX-흡수기/재생기(409)와 용액냉각흡수기(408)내를 흐르면서 재생기(401)에서 생성되어 흡수기(404)로 유입된 약용액과 열교환된 강용액은 기액 이상류상태로 형성되며, GAX-흡수기/재생기(409)내와 용액냉각흡수기(408)내를 각각 흐르는 강용액은 합쳐져서 제4관(418)내를 흐른다.
상기 제4관(418)내를 흐르면서 재생기(401)의 애너라이저(406)상부로 유입되는 강용액은 애너라이저(406)상부에 형성된 분배판(412-1)에 의해 재생기(401)내에서 골고루 분산되어 재생기(401)에서 생성되어 상승하는 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 또한 냉매증기의 일부를 열교환을 통해 정류한 다음 애너라이저(406)를 통과해 분배판(412-2)위로 떨어진다.
상기 분재판(412-2)위로 떨어진 강용액은 분배판(412-2)에 의해 재생기(401)내에서 골고루 분산되어 재생기(401)에서 생성되어 약용액코일(414)내를 유동하는 약용액과 열교환된 후 재생기(401)내의 하부로 하강한다.
이상과 같은 동작은 시스템이 작동하는 동안 평형이 이루어진 상태에서 연속적으로 순환되면서 이루어진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 흡수기에서 정류기로 유입되는 강용액이 제1관내를 흐르면서 정류기로 유입되어 재생기에서 정류기로 유입되는 냉매증기와의 열교환을 통해 냉매증기를 고농도 냉매증기로 형성시키며, 상기 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액과 증발기에서 흡수기로 유입되는 냉매증기와 열교환을 하여 약용액에 냉매증기가 원활하게 흡수가 이루어져 흡수기내에서 강용액이 손쉽게 형성됨으로서 효율적인 흡수효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
그리고 흡수기에서 생성된 강용액을 이용하여 정류기의 정류에 사용함으로서 정류에 필요한 냉각수 라인이 불필요하며 정류시 발생하는 응축열을 외부로 방출하지 않고 시스템내에서 이용할 수있어 암모니아 지이에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 구성이 단순화되어 제조원가가 절감되는 효과도 있다.
또한 유로 구성을 온도영역에 따라 흡수기의 고온영역은 재생기의 고온부(애너라이저 하부)로, 흡수기의 저온용액은 재생기의 저온부(애너라이저 상부)로 이송시킴으로써 암모니아 지이에이엑스(GAX)흡수식 사이클내로 유입되는 입열량을 감소시켜 암모니아 지이에이엑스(GAX)흡수식 사이클의 성적계수(COP)의 향상을 극대화하는 효과도 있다.

Claims (6)

  1. 정류기내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 흡수기에서 생성된 강용액이 용액펌프의 펌핑에 의해 정류기를 통과하도록 형성된 제1관과, 상기 제1관내를 유동하면서 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액의 일부가 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 제1관에서 분지되어 강용액이 유동하는 제2관과, 상기 제1관내를 유동하면서 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 용액 냉각흡수기로 유입되어 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 용액냉각흡수기로 강용액이 유입되게 형성된 제3관과, 상기 제2관과 제3관내를 유동하면서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 생성된 냉매증기와 약용액과 열교환이 이루어지도록 재생기내로 강용액이 유입되게 강용액유입수단을 형성한 것을 특징으로 하는 암모니아 지이에이엑스(GAX) 흡수식 사이클장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강용액 유입수단은 제2관내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 생성된 약용액과 열교환되도록 재생기의 애너라이저 하부로 유입되게 형성된 제4관과, 상기 제3관내를 유동하면서 용액냉각흡수기에서 열교환되어 온도가 상승된 가용액이 재생기에서 생성된 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부 정류하도록 재생기의 애너라이저 상부로 유입되게 제5관을 형성한 것을 특징으로 하는 암모니아 지이에이엑스(GAX) 흡수식 사이클장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 강용액유입수단은 제2관내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액과 제3관내를 유동하면서 용액냉각흡수기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 합쳐져서 재생기에서 생성된 냉매증기 중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부 정류하고 재생기에서 생성된 약용액과 열교환되도록 재생기의 애너라이저 상부로 유입되게 제4관을 형성한 것을 특징으로 하는 암모니아 지이에이엑스(GAX) 흡수식 사이클장치.
  4. 정류기내로 유입된 냉매증기를 고농도 냉매증기로 정류하기 위해 흡수기에서 생성되어 용액펌프의 펌핑에 의해 강용액이 정류기를 통과하도록 형성된 제1관과, 상기 제1관내를 유동하면서 정류기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액과 열교환이 이루어지도록 형성된 제2관과, 상기 제1관에서 분지되어 용액펌프의 펌핑에 의해 용액냉각흡수기로 유입되어 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 떨어진 약용액과 열교환이 이루어지도록 용액냉각흡수기로 강용액의 일부가 유입되게 형성된 제3관과, 상기 제2관과 제3관내를 유동하면서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 생성된 냉매증기와 약용액과 열교환이 이루어지도록 재생기대로 강용액이 유입되게 강용액유입수단을 형성한 것을 특징으로 하는 암모니아 지이에이엑스(GAX) 흡수식 사이클장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 강용액유입수단은 제2관내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 생성된 약용액과 열교환되도록 재생기의 애너라이저 하부로 유입되게 형성된 제4관과, 상기 제3관내를 유동하면서 용액냉각흡수기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 재생기에서 생성된 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부 정류하도록 재생기의 애너라이저 상부로 유입되게 제5관을 형성한 것을 특징으로 하는 암모니아 지이에이엑스(GAX) 흡수식 사이클장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 강용액유입수단은 제2관내를 유동하면서 GAX-흡수기/재생기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액과 제3관내를 유동하면서 용액냉각흡수기에서 열교환되어 온도가 상승된 강용액이 합쳐져서 재생기에서 생성된 냉매증기중에 포함된 수증기를 일부 흡수하고, 일부 정류하고 재생기에서 생성된 약용액과 열교환되도록 재생기의 애너라이저 상부로 유입되게 제4관을 형성한 것을 특징으로 하는 암모니아 지이에이엑스(GAX) 흡수식 사이클장치.
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