KR0184216B1 - 암모니아 흡수식 냉난방기 - Google Patents

암모니아 흡수식 냉난방기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클에 관한 것으로서, 증발기에서 증발하는 냉매증기의 일부를 정류기에서 고농도의 냉매증기로 정류한 후 흡수기내로 유입시켜 약용액에 흡수가 잘 되도록 하여 흡수기의 흡수효율을 향상 시키도록 한 것이다. 이를 위한 본 발명은 증발기에서 증발된 냉매증기중 미증발된 미소량의 액냉매가 흐르도록 형성된 제1관과, 제1관내에 흐르는 액냉매를 완전히 증발시키기 위해 흡수기내에서 생성된 강용액과 제1관내를 흐르는 냉매증기와 열교환시키도록 형성된 열교화수단과, 상기 흡수기에서 생성되어 용액펌프의 펌핑에 의해 정류기로 유입되어 열교환되어 온도가 상승한 강용액이 용액냉각흡수기로 유입되어 재생기에서 흡수기로 유입된 약용액이 열교환되어 이루어지게 형성된 제2관과, 상기 제2관을 통해 흡수기로 유입되어 고온의 약용액과 열교환을 통해 강용액을 애널라이저 상단에 형성된 분배판으로 분배하도록 형성된 제3관과, 상기 제2관을 통해 흐르는 강용액의 일부가 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 재생기에서 생성되어 흡수기로 유입되는 약용액과 열교환하여 온도가 상승된 강용액이 재생기에 형성된 애널라이저 하부로 강용액이 분배되도록 제4관으로 형성되도록 이루어진 것이다.

Description

암모니아 흡수식 냉난방기
제1도는 종래의 암모니아 흡수식 냉난방기에 관련된 사이클도.
제2도는 본 발명에 의한 암모니아 흡수식 냉난방기의 사이클도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 재생기 102 : 응축기
103 : 증발기 104 : 흡수기
105 : 정류기 106 : GAX-흡수기/재생기
107 : 수냉흡수기 108 : 용액냉각흡수기
109 : 냉매열교환기 110 : 용액펌프
111-1,111-2,111-3 : 분배판 112 : 팽창밸브
113 : 버너 114 : 애널라이저
본 발명은 암모니아 흡수식 냉난방기의 흡수효율 향상에 관한 것으로서, 특히 증발기에서 미증발하는 액냉매를 용액 펌프에서 정류기로 보내주는 강용액과 열교환시켜 흡수기로 유입될 때 고농도 냉매증기상태로 유입하여 흡수기의 흡수효율을 향상시키도록 한 것이다.
종래의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클과 그 주변부의 구성은 제1도에서와 같이 버너(14)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(이하 강용액이라함)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(이하 약용액이라함)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 실내기로부터 난방을 수행하고 온도가 떨어진 냉수를 사용하여 액냉매로 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 응축된 액냉매와 증발기(3)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(10)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(11)와, 상기 재생기(1)에서 보내지는 약용액과의 접촉 및 흡수열에 의한 열전달이 이루어져서 온도가 상승되도록 흡수기(4)내의 상단부에 형성된 GAX-흡수기(7)와, 상기 흡수기(4)에서 재생기(1)로 보내지는 강용액과 열교환하면서 강용액의 온도를 상승시키도록 재생기(1)내에 형성된 GAX-재생기(6)와, 상기 GAX-재생기(6)와 GAX-흡수기(7)내에 있는 작동유체가 순환되도록 펌핑하는 순환펌프(12)와, 상기 재생기(1)에서 흡수기(4)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(13)와, 상기 흡수기(4)에서 재생기(1)로 유입되는 강용액이 재생기(1)에서 생성된 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(4)내에 형성된 용액냉각 흡수기(9)와, 상기 증발기(3)에서 흡수기(4)로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환이 이루어지게 흡수기(4)내에 냉수가 흐르도록 형성된 수냉흡수기(8)로 구성하였다.
이와같은 구성을 가지는 종래의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적이 암모니아 흡수식 냉난방기는 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 흡수기(4)로 구성된다.
제1도에서 도시한 바와같이 재생기(1)에 버너(14)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(1)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액이 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 정류기(5)에서 응축기(2)에서 액냉매와 열교환되어 온도가 하강된 냉수와 열교환을 통해 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 고농도의 냉매중기로 정류되어 진다.
그리고 재생기(1)에서 생성된 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(1)내의 하부로 가라앉게되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(1)와 저압부인 흡수기(4)간의 압력차에 의해 약용액코일내를 흐르면서 팽창밸브(13)에서 팽창된 후 흡수기(4)로 유입되어 진다.
상기 정류기(5)에서 정류된 고농도의 냉매증기는 응축기(2)로 유입되어 응축기(2)로 유입되는 온도가 떨어진 냉수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되어 지며, 상기 액냉매는 증발기(3)로 유입되어 증발기(3)로 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발되어 진다.
상기 증발기(3)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(10)에서 응축기(2)에 의해 응축된 액냉매와 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(3)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매중기의 온도는 흡수기(4)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수 현상을 가속화 시켜주며, 또한 증발기(3)에서 증발하지 않는 미소량의 냉매도 증발시켜준다.
상기 증발기(3)에서 증발된 냉매중기는 냉매열교환기(10)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 유입된 냉매증기는 실내기에서 온도가 떨어진 냉수와 흡수기(4)내에 형성된 수냉흡수기(8)에서 열교환이 이루어지고, 용액펌프(11)의 펌핑에 의해 재생기(1)로 유입되는 강용액은 흡수기(4)내에 형성된 용액냉각흡수기(9)내를 흐르면서 수냉흡수기(8)와 열교환되어 상승하는 냉매증기가 흡수기(4)로 유입된 약용액에 흡수가 잘 이루어지도록 열교환하여 흡수기(4)에서 강용액이 생성되게 한다.
상기 열량 제거를 위해 수냉흡수기(8)로 유입된 냉수는 온도가 상승되어 실내기로 난방을 위해 보내진다.
즉, 냉방시에는 증발기(3)에서 온도가 떨어진 냉수는 실내기로 보내 냉방을 수행하게 되며, 응축기(2)와 흡수기(4)를 냉각한 냉수는 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 냉수는 실외기로 보내지게 된다.
한편 흡수기(4)내의 상단부에 형성된 GAX-흡수기(7)내의 작동 유체는 재생기(1)에서 생성되어 흡수기(4)로 유입된 약용액과의 접촉 및 흡수열에 의한 열교환이 이루어지면서 온도가 상승되고 약용액은 고온으로 형성되며, 상기 작동유체는 순환펌프(12)의 펌핑에 의해서 순환하여 재생기(1)내에 형성된 GAX-재생기(6)로 유입되어 흐르면서 흡수기(4)에서 재생기(1)로 유입되는 강용액과의 열교환을 하여 강용액의 온도를 높여주게 된다.
그러나, 이러한 종래의 응축기에서 응축된 액냉매가 증발기에서 증발될 때, 액냉매의 순도에 따라 미증발하는 양을 발생하여 실제로 흡수기에서 흡수되는 냉매량이 줄어들게 됨에 의해 보다 적은 흡수열을 얻게 되어 전체의 시스템에 나쁜 영향을 주게되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선코자하여 이루어진 것으로서, 증발기에서 미증발하는 액냉매를 용액 펌프의 펌핑에 의해 정류기로 보내주는 강용액과 열교환시켜 흡수기로 유입될 때 고농도 냉매증기상태로 유입케하여 흡수기의 흡수효율을 향상시키도록 한 암모니아 흡수식 냉난방 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증발기에서 증발된 냉매증기가 냉매 열교환기를 지나면서도 증발되지 않은 액냉매로 흐르도록 형성된 제1관과, 제1관내에 흐르는 미소량의 액냉매를 증발시키기 위해 흡수기내에서 생성된 강용액과 제1관내를 흐르는 냉매중기와 열교환시키도록 형성된 열교환수단과, 상기 흡수기에서 생성되어 용액펌프의 펌핑에 의해 정류기로 유입되어 열교환되어 온도가 상승한 강용액이 용액냉각흡수기로 유입되어 재생기에서 흡수기로 유입된 약용액이 열교환되어 이루어지게 형성된 제2관과, 상기 제2관을 통해 흡수기로 유입되어 고온의 약용액과 열교환을 통해 강용액을 애널라이저 상단에 형성된 분배판으로 분배하도록 형성된 제3관과, 상기 제2관을 통해 흐르는 강용액의 일부가 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 재생기에서 생성되어 흡수기로 유입되는 약용액과 열교환하여 온도가 상승된 강용액이 재생기에 형성된 애널라이저 하부로 강용액이 분배되도록 제4관으로 형성함으로서, 이하 본 발명을 첨부한 도면에 의거해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명에 의한 암모니아 흡수식 냉난방 시스템 사이클 구성도이다.
도시된 바와같이, 버너(113)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 물을 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(105)와, 상기 재생기(101)로부터 보내져 온 냉매증기를 냉각수에 의해 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 응축된 액냉매와 증발기(103)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(109)와, 상기 증발기(103)에서 증발된 냉매중기를 재생기(101)로부터 보내져온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(101)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(104)와, 상기 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입되는 냉매증기속에 미증발된 액냉매를 용액펌프(110)에서 펌핑되는 강용액과 열교환시켜 고농도 냉매증기로 만들어 흡수기(104)로 유입하도록 형성된 제1관(115)과, 상기 제1관(115)내에 흐르는 냉매증기에 포함된 수증기를 제거하기 위해 흡수기내에서 생성된 강용액과 제1관(115)내를 흐르는 냉매증기와 열교환시키도록 형성된 열교환기(119)와, 상기 흡수기(104)에서 생성된 강용액을 펌핑하는 용액펌프(110)와, 상기 용액펌프(110)의 펌핑에 의해 정류기(105)로 유입되어 냉매증기와 열교환한 후 용액냉각 흡수기(108)로 유입되도록 형성되 제2관(116)과, 상기 제2관(116)을 흐르는 강용액이 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입된 냉매증기와 열교환되도록 흡수기(104)내에 형성된 용액 냉각흡수기(108)와, 상기 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입된 냉매증기와 열교환하게 냉각수가 흐르도록 흡수기(104)내의 하단부에 형성된 수냉 흡수기(107)와, 상기 제2관(116)을 통해 흡수기(104)로 유입되어 고온의 약용액과 열교환한 강용액을 애널라이저(114)상단에 형성된 분배판(111-1)으로 유입되도록 형성된 제3관(117)과, 상기 재생기(101)에서 흡수기(104)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(112)와, 상기 팽창밸브(112)을 거쳐 흡수기(104)내로 유입된 약용액을 골고루 열교환코일 표면위로 분배시키는 분배판(111-3)과, 상기 용액냉각 흡수기(108)에서 열교환된 강용액이 흐르면서 흡수기(104)로 유입된 약용액과 냉매증기와 열교환을 통해 강용액의 일정량을 냉매증기로 만드는 GAX-흡수기/재생기(106)와, 상기 GAX-흡수기/재생기(106)내를 흐르면서 형성된 냉매증기를 재생기(101)에 형성된 분배판(111-2)위로 유입되도록 형성된 제4관(118)으로 구성한다.
이와같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2도에서 도시한 바와같이 암모니아 흡수식 냉난방기는 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(101), 응축기(102), 증발기(103), 흡수기(104)로 구성된다.
상기 재생기(101)에 버너(113)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(101)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액으로 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 애널라이저(114)를 거쳐 정류기(105)로 유입되어 정류기(105)에서 용액펌프(110)에 의해 펌핑되어 정류기(105)로 유입된 강용액과 열교환하고 또한, 증발기(103)에서 증발되어 제1관(115)을 흐르면서 정류기(105)로 유입된 냉매증기와 열교환하여 재생기(101)에서 생성된 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 재생기(101)에서 생성된 냉매증기를 고농도의 냉매증기로 정류한다.
그리고 재생기(101)에서 생성된 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(101)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(101)와 저압부인 흡수기(104)간의 압력차에 의해 재생기(101)내에 형성된 약용액코일내를 흐르면서 팽창밸브(112)에서 팽창된 후 흡수기(104)로 유입되어 흡수기(104)내의 상단부에 형성된 분배판(111-3) 위로 떨어져서 약용액은 흡수기(104)내에서 골고루 분배된다.
상기 정류기(105)에서 정류된 고농도의 냉매증기는 응축기(102)로 유입되어 응축기(102)로 온도가 떨어져 유입되는 냉수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되며, 상기 응축된 액냉매는 증발기(103)로 유입되어 증발기(103)에서 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발된다.
상기 증발기(103)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(109)에서 열교환한 후 흡수기(104)로 유입되어 상승하면서 온도가 떨어져 들어온 냉수가 흐르는 수냉 흡수기(107)에서 열교환되어 냉매증기의 온도가 떨어지며, 상기 증발된 냉매증기중 냉매열교환기(109)를 지나면서도 증발되지 않은 액냉매가 분지되어 제1관(115)을 흐르면서 흡수기(104)내에 형성된 GAX-흡수기/재생기(106)의 하단으로 유입된다.
상기 증발기(103)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(109)에서 열교환을 하게 되는데 이때 미증발된 액냉매는 A에서 분지시켜 용액펌프(110)에 의해 펌핑되는 강용액과 열교환시켜 고농도 냉매증기 상태로 흡수기(104)로 유입되어진다.
상기 증발기(103)에서 흡수기(104)로 직접 유입된 냉매증기와 증발기(103)에서 제1관(115)을 흐르면서 정류기(105)에서 열교환되어 흡수기(104)로 유입된 고온의 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 약용액에 냉매증기의 흡수를 촉진하기 위해서 용액펌프(110)의 펌핑에 의해 흡수기(104)에서 생성된 강용액은 상승하면서 정류기(105)로 유입되어재생기(101)에서 생성된 냉매증기와 열교환하고 흐르면서 용액펌프(110)에 의해 펌핑되는 강용액과 열교환시켜 고농도 냉매중기상태로 흡수기(104)로 유입시킨다.
상기 제2관(116)을 흐르면서 흡수기(104)로 유입된 강용액은 용액냉각 흡수기(108)내를 흐르면서 흡수기(104)내로 유입된 고온의 약용액과 열교환을 통해 고온의 강용액으로 형성된 후 B에서 분지되어 일부의 강용액은 제3관(117)내를 흐르면서 애널라이저(114)의 상단에 형성된 분배판(111-1)으로 유입되어 골고루 분배된다.
그리고 B에서 분지된 다른 강용액은 GAX-흡수기/재생기(106)로 유입되어 흐르면서 흡수기(104)내로 유입된 약용액과 열교환하여 약용액은 고온의 약용액으로 형성되며, GAX-흡수기/재생기(106)내를 흐르는 고온의 강용액은 흡수기(104)로 유입된 약용액과 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입된 냉매증기의 흡수열에 의해 냉매증기로 형성되어 제4관(118)내를 흐르면서 고압부인 재생기(101)상부에 형성된 분배판(111-2)위로 유입된다.
이때 암모니아 흡수식 냉난방기의 냉방시는 증발기(103)에서 온도가 떨어진 냉수는 실내기로보내 냉방을 수행하게 되며, 응축기(102)와 흡수기(104)를 냉각한 냉수는 온도가 높아져 실외기로 보내져 다시 냉각된다.
그리고 난방시에는 반대로 응축기(102)와 흡수기(104)를 거치면서 온도가 높아진 냉수는 실내기로 보내져 난방을 수행하게 되며, 증발기(103)를 거친 냉수는 실외기로 보내지게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 흡수기로 유입되는 냉매증기에 미증발된 액냉매가 같이 유입될 경우 액냉매는 흡수과정에 참여할 수 없으며, 상기 제1관에서 미증발된 액냉매와 강용액과의 열교환에 의해 완전증발 시켜줌에 의해 흡수기에서 효율적인 흡수성능을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 증발기에서 증발된 냉매증기 중 미증발된 액냉매가 흐르도록 형성된 제1관과, 제1관내에 흐르는 미소량의 액냉매를 증발시키기 위해 흡수기내에서 생성된 강용액과 제1관내를 흐르는 냉매증기와 열교환시키도록 형성된 열교환수단과, 상기 흡수기의 하단을 거쳐 용액펌프의 펌핑에 의해 정류기로 유입되고 열교환되어 온도가 상승한 강용액이 다시 용액냉각흡수기로 유입되는 관으로서, 재생기에서 흡수기로 유입된 약용액이 열교환되어 이루어지게 형성된 제2관과, 상기 제2관을 통해 흡수기로 유입되어 용액 냉각 흡수기(108)를 거치며 고온의 약용액과 열교환을 통해 강용액을 애널라이저 상단에 형성된 분배판으로 분배하도록 형성된 제3관과, 상기 제2관을 통해 흐르는 강용액의 일부가 GAX-흡수기/재생기(106)로 유입되고 이 강용액과 재생기(101)에서 생성되어 흡수기로 유입되는 약용액이 열교환하여 온도가 상승된 강용액이 된 후 이 강용액이 애널라이저(114) 하부로 분배되도록 하는 제4관으로 형성된 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 냉난방기.
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