KR100208181B1 - 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템 - Google Patents

흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템에 관한 것으로서, 특히 버너로 가열되고 재생기, 정류기, 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기, 용액펌프로 이루어져 냉난방 기능을 갖는 흡수식 사이클에서 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기로서 판형 열교환기를 사용할때 흡수기에서 냉매증기와 약용액간에 원활한 흡수현상이 이루어질 수 있도록 유로를 형성하여 소형 고효율 판형 열교환기를 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기등에 적용할 수 있게 하므로서 시스템을 소형 경량화시킬 수 있도록 한 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템에 관한 것이다.

Description

흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템
본 발명은 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템에 관한 것으로서, 특히 흡수기로서 판형 열교환기를 사용할때 냉매증기와 약용액간에 원활한 흡수현상이 이루어질 수 있도록 유로를 형성하여 소형 고효율 판형 열교환기를 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기등에 적용할 수 있도록 하므로서 시스템을 소형 경량화시킬 수 있도록 한 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 흡수식 시스템에 소형화와 경량화를 위하여 고효율 열교환기인 판형 열교환기를 사용할때 응축기, 증발기, 프리쿨러는 별 문제가 없으나 흡수기의 경우에는 판형 열교환기의 내부 유로폭이 매우 작기때문에 냉매증기와 약용액은 대향류로 흐를수 없고 동향류만이 가능하게 된다.
상기와 같은 목적으로 이용되는 종래의 흡수식 사이클은 도 1에서 보는 바와 같이 재생기(1), 정류기(2), 응축기(3), 프리쿨러(4), 증발기(5)와 수냉각흡수기(6)및 용액냉각흡수기(7)등의 열교환기로 구성된다.
여기서 상기 흡수식 사이클의 열교환기들은 일반적으로 프리쿨러(4)를 제외하고는 쉘튜브타입열교환기를 사용하고 있다.
상기와 같이 구성되는 종래의 흡수식 사이클에서 재생기(1)은 버너(9)에 의한 가열로 풀비등(pool boiling)이 발생하여 저농도 냉매증기와 약용액을 생성 한다.
이때 발생된 냉매증기는 정류기(2)로 상승하고, 약용액은 약용액라인에 있는 팽창변(11)을 거쳐 압력이 저하되어 용액냉각흡수기(7)로 유입된다.
상기 정류기(2)에서 내부로 흐르는 저온의 강용액에 의하여 고농도로 정류된 냉매증기는 응축기(3)에서 냉각수(12)에 의하여 응축되고 프리쿨러(4)에서 더욱 과냉되며 팽창변(10)을 거쳐 증발기(5)에서 냉방수(14)에 의하여 비등하고, 프리쿨러(4)에서 건도 1.0의 냉매증기로 상변화하여 수냉각흡수기(6)의 하단으로 유입된다.
또한 유입된 냉매증기는 흡수기 내부를 상승하며 용액냉각흡수기(7)상단부로 유입되어 하강하는 고온의 약용액과 대향류로 접촉하여 흡수 현상이 발생하여 흡수기 하단부에 강용액이 생성되고, 이때 발생되는 흡수열은 용액냉각흡수기(7)내부를 흐르는 강용액과 수냉각흡수기(6)의 냉각수(13)에 의하여 제거된다.
또한 수냉각흡수기(6)하단부 출구의 강용액은 용액펌프(8)에 의하여 승압되어 정류기(2)와 용액냉각흡수기(7)를 거치며 온도 상승하여 재생기(1)로 유입된다.
상기와 같은 흡수식 사이클은 냉방 및 난방 기능의 히트펌프로서 운전가능하여 냉방의 경우 증발기(5)에서 냉매의 증발잠열로부터 냉방수(14)를 얻으며 난방의 경우 응축기(3)의 응축잠열과 수냉각흡수기(6)의 흡수열로부터 난방수(12)(13)을 얻을 수 있다.
따라서 상기와 같은 종래의 흡수식 사이클에 일반적으로 사용되어온 쉘튜브타입 열교환기는 사이클의 성능과는 별도로 상대적으로 큰 부피로 인하여 시스템이 대형화 및 고중량화 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 보완하고자 흡수기로서 판형 열교환기를 사용할때 냉매증기와 약용액간에 원활한 흡수현상이 이루어질 수 있도록 유로를 형성하여 소형 고효율 판형 열교환기를 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기등에 적용할 수 있게 하므로서 시스템을 소형 경량화시킬 수 있게 하는데 있다.
도 1 은 종래의 일반적인 흡수식 사이클 구성도.
도 2 는 본 발명의 흡수식 사이클의 구성도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
21 : 재생기 22 : 정류기
23 : 응축기 24 : 프리쿨러
25 : 증발기 26 : 흡수기
27 : 수냉각흡수기 28 : 용액펌프
29 : 버너 30, 31 : 팽창변
32, 33 : 냉각수 34 : 냉방수
35, 36, 37 : 냉매증기라인
본 발명의 시스템 구성을 보면 도 2에서 보는 바와 같이 버너(29)로 가열되고 재생기(21), 정류기(22), 응축기(23), 프리쿨러(24), 증발기(25), 용액냉각흡수기(26), 수냉각흡수기(27), 용액펌프(28)로 이루어져 냉난방 기능을 갖는 흡수식 사이클에서 응축기(23), 프리쿨러(24), 증발기(25), 흡수기(26)를 판형 열교환기로 구성하여 유로를 형성할 수 있게 구성된다.
상기 프리쿨러(24) 출구의 냉매증기는 여러 갈래로 분지되어 각각의 흡수기로 보내질 수 있게 구성된다.
또한 상기 프리쿨러(24) 출구에서 분지된 냉매증기는 용액냉각흡수기(26) 상단부로 유입되는 약용액과 동향류로 용액냉각흡수기(26) 상단부로 유입되게 구성된다.
또한 상기 프리쿨러(24) 출구에서 분지되어 수냉각흡수기(27) 상단부로 흐르는 냉매증기는 용액냉각흡수기(26) 하단부 출구의 용액과 동향류로 수냉각흡수기(27) 상단부로 유입되게 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 시스템에서 재생기(21)은 쉘튜브 타입으로 버너(29)에 의한 가열로 풀비등이 발생하여 저농도 냉매증기와 약용액을 생성하게 된다.
이때 발생된 냉매증기는 정류기(22)로 상승하고, 약용액은 팽창변(31)을 거쳐 용액냉각흡수기(26)의 입구(36)에 도달하게 되고, 상기 정류기(22)로 유입된 저농도 증기는 내부를 흐르는 저온의 강용액에 의하여 고농도 증기로 정류되고 응축기(23)에서 냉각수(32)에 의하여 응축되며 프리쿨러(24)에서 더욱 과냉되어 팽창변(30)을 거쳐 감압된다.
또한 상기 증발기(25)에서 냉방수(34)에 의하여 비등하고, 프리쿨러(24)에서 건도 1.0의 냉매증기로 상변화하여 냉매증기라인(35)에 도달하게 된다.
상기 냉매증기라인(35)은 2방향 또는 3방향 및 그 이상의 분지 유로로서 냉매증기는 이 지점에서 분지되고 상기 냉매증기라인(35)에서 분지되어 용액냉각흡수기(26)의 방향으로 흐르는 냉매증기는 재생기(21)에서 유출된 약용액과 냉매증기라인(36)지점에서 혼합되어 용액냉각흡수기(26)의 상단부로 유입되며 동시에 흡수현상을 일으킨다.
이때 발생하는 흡수열과 약용액의 현열은 정류기(22)를 거친 강용액에 전달되어 강용액의 온도는 상승하고 약용액/증기 흡수 용액은 온도가 하강하여 용액냉각흡수기(26)하단부로 유출된다.
이때 용액냉각흡수기(26)에서 유출된 용액은 냉매증기라인(35)지점에서 분지되는 냉매증기와 라인(37)지점에서 혼합되어 수냉각흡수기(27)의 상단부로 유입되는 동시에 흡수현상이 발생하여 강용액이 생성되며 이는 용액펌프(28)로 보내진다.
상기 수냉각흡수기(27)에서 발생하는 흡수열과 현열은 냉각수(33)에 의하여 제거되고 용액펌프(28)에 의하여 정류기(22)로 유입된 강용액은 재생기(21)에서 정류기(22)로 상승한 고온의 증기를 일부 응축시켜 고농도의 냉매증기로 정류하는 한편 강용액은 응축열전달로 온도 상승하여 용액냉각흡수기(26)로 흐르며 흡수열과 약용액의 현열을 받아 더욱 온도 상승하여 재생기(21)로 유입되어 유로를 형성하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 버너로 가열되고 재생기, 정류기, 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기, 용액펌프로 이루어져 냉난방 기능을 갖는 흡수식 사이클에서 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기로서 판형 열교환기를 사용할때 냉매증기와 약용액간에 원활한 흡수현상이 이루어질 수 있도록 유로를 형성하여 소형 고효율 판형 열교환기를 응축기, 프리쿨러, 증발기, 흡수기등에 적용할 수 있게 하므로서 시스템을 소형 경량화시킬 수 있는 효과를 얻고자 한 것이다.

Claims (4)

  1. 냉난방 기능을 갖는 흡수식 사이클에서 응축기와, 프리쿨러와, 증발기와, 흡수기를 판형 열교환기로 하여 사용하고, 흡수기 내부를 흐르는 냉매증기와 약용액의 유로가 동향유로인 흡수식시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리쿨러 또는 증발기에서 흡수기로 보내지는 냉매증기는 흡수기 입구에서 여러 갈래로 분지되어 각각의 흡수기로 보내질 수 있게함을 특징으로 한 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수기 입구에서 분지되어 흡수기 상단부로 흐르는 냉매증기는 흡수기 상단부로 유입되는 약용액과 동향류로 흡수기 상단부로 유입되게함을 특징으로 한 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수기하단부로 유출되는 용액은 흡수기입구에서 분지되어 흐르는 냉매증기와 동향류로 다른 흡수기 상단부로 유입되게함을 특징으로 한 흡수식 사이클의 냉매증기와 약용액 동향유로 시스템.
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