KR100307392B1 - 암모니아흡수식히트펌프의재생기칼럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프에 관한 것으로, 하부에 설치된 버너에 의해 가열되는 재생기와, 상기 재생기의 근방에 설치되는 용액가열재생기와, 상기 용액가열재생기의 상측에 연결되는 애너라이저와, 상기 애너라이저의 상측에 연결되는 정류기를 포함하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼에 있어서, 상기 용액 가열재생기의 내부에는 냉매증기홀을 가지고 원통형의 내부쉘이 설치되고, 상 기 내부쉘의 상단에는 분배판이 설치되며, 상기 내부쉘의 외주에는 가용액관이 감겨져서 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼{The desorber column of ammonia absorption heat pump}

본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프에 관한 것으로 더 상세하게는 냉매증기의 재생을 담당하는 재생기 칼럼에 관한 것이며, 기액분리기를 별도로 사용하지 않고 용액가열재생기의 내부쉘을 기액분리기로 활용하여 재생기의 높이를 줄일 수 있고, 재생기를 나오는 약용액과 재생기로 들어가는 강용액과의 열교환으로 재생기에서 냉매증기의 재생에 필요한 열량을 줄일 수 있어 시스템 성능을 높일 수 있도록 하는 것이다.

일반적인 흡수식 히트펌프의 주요부분은 도 1과 같이 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 용액가열재생기(4), 애너라이저(5), 수냉흡수기(8), 용액냉각흡수기(9), GAX흡수기/재생기(10),냉매열교환기(11)등으로 크게 구성되며 작동원리는 다음과 같다.

재생기(1)에서는 냉매인 암모니아를 분리 시키는 과정이 일어나는데 버너(7)의 열을 가해주면 암모니아 농도가 강한 용액인 약용액이 얻어진다.

이 용액은 GAX흡수기/재생기(10)의 상단부로 보내지기 전에 용액가열재생기(4)를 지나면서 재생과정의 일부가 발생하게 된다. 이러한 과정을 통하여 재생기(1)에서 재생과정에 필요한 열량이 감소하게 된다.

재생기(1)에서 발생된 냉매증기에는 암모니아와 물의 비등점차가 크지 않은 관계로 수분이 상당량 포함되어 있으므로 용액가열재생기(4), 애너라이저(5)를 지나면서 재생기칼럼 상부로 부터 떨어지는 강용액과 접촉하면서 1차적으로 냉매증기의 순도가 높아지며, 정류기(6)에서 암모니아 냉매증기의 농도를 보다 증가시켜 응축기(2)로 보낸다. 이 냉매증기는 응축기(2)에서 냉각수에 의해 응축되어 액냉매로 되어진다.

한편, 응축기(2)로부터 냉매열교환기(11)를 지난 액냉매는 응축기(2)에서 다시 증발되어 냉매증기를 생성하는데 이때 필요한 열량은 실내기로 부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어오는 냉수로 부터 공급받게 된다.

그리고 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기로 다시 보내져 냉방을 수행하게 된다. 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(11)를 거쳐 수냉흡수기(8) 하부로 유입되어 흡수기 상부로부터 액막을 이루면서 떨어지는 약용액에 흡수되어 진다.

이 흡수기는 수냉흡수기(8), 용액냉각흡수기(9), GAX흡수기/재생기(10)의 3부분으로 구성되는데, 수냉흡수기(8)는 냉각수에 의해 약용액에 흡수되면서 발생하는 흡수열을 외기로 방출하며, 용액냉각흡수기(9)는 재생기(1)로부터 보내져 온 약용액과 열교환을 하여 재생기(1)로 유입되는 강용액의 온도를 높혀주며, GAX흡수기/재생기(10)는 A에서 분기된 용액과 약용액과의 열교환에 의해 냉매증기를 일부 발생시켜 재생기(1)에서 냉매발생에 필요한 열량을 감소시켜 준다.

그리고 흡수기 하단부에서는 흡수가 완료된 강용액은 용액탱크(12)로 보내지며, 용액펌프(14)에 의해 다시 펌핑되어 정류기(6)로 보내진다. 또한 냉매열교환기(11)는 응축기(2)로부터 나온 액냉매와 증발기(3)로부터 나온 냉매증기와의 열교환을 통하여 액맹매를 증발기(3)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매증기의 온도는 흡수기의 포화온도 가까이 온도를 올려주어 흡수현상을 원활하게 한다.

도 2는 종래의 재생기 칼럼의 개략도인데, 주요부분은 기액분리기(13),용액가열재생기(4),애너라이저(5),정류기(6),분배판(15)(15a)으로 이루어진다. 여기서 용액냉각흡수기(9)를 지난 강용액 F는 애너라이저(5) 상단부에서 유입되어 재생기에 발생된 냉매증기 C와의 열 및 물질 전달을 통하여 냉매증기의 온도를 1차적으로 높혀주고, 정류기(6) 내부를 흐르는 강용액 F1-F2에 의해 냉매증기에 포함된 수증기를 응축시켜 더욱 순도가 높은 냉매증기 C1를 응축기(2)로 보낸다.

한편, 애너라이저(5)를 지난 강용액 F는 GAX흡수기/재생기(10)를 지난 2상 상태의 강용액 F4와 합쳐져서 용액가열재생기(4)로 유입되어 열교환기 내부를 지나는 약용액 D와 열교환을 수행하면서 온도가 상승되어 재생기입구(16)로 유입되어 외부의 열원에 의해 냉매증기가 발생되며, 냉매증기 C와 약용액 D의 형태로 기액분리기(13)로 유입하게 된다. 기액분리기(13)에서 냉매증기C는 상부로 올라가며 약용액 D는 용액가열재생기(4)로 들어간다. 분배판(15)(15a)은 애너라이저 (5)상단부와 용액가열재생기(4) 상단부에서 용액을 고르게 분배하여 하부로 흐르게 하는 역할을 담당한다.

일반적으로 암모니아 흡수식 히트펌프에서는 재생기(1),용액가열재생기(4),애너라이저(5),정류기(6)등으로 이루어지는 재생기컬럼의 높이가 시스템의 높이를 결정하게 됨으로서 도 2와 같은 재생기 구조로는 히트펌프의 크기를 작게 하는데 한계가 있다.

즉, 재생기(1)에서 발생된 냉매증기 C와 약용액 D를 분리하기 위하여 별도로 기액분리기(13)를 용액가열재생기(4) 하부에 설치함으로서 재생기칼럼의 높이가 높아지게 되는 원인이 되고 있다.

본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프 재생기에서 기액분리기를 별도로 사용하지 않음으로서 재생기의 높이를 줄여 히트펌프의 소형화 폭을 넓혀주는 것이다.

또한 본 발명은 재생기를 나오는 약용액과 재생기로 들어가는 강용액과의 열교환을 통해 재생기에서의 냉매증기 재생에 필요한 열량을 줄여 시스템 성능을 높이는 것이다.

도 1은 암모니아 흡수식 히트펌프의 시스템도.

도 2는 종래의 히트펌프의 재생기칼럼 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 재생기칼럼 구성도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

20:재생기 21:용액가열재생기

22:애너라이저 23:정류기

24,24a:분배판 25:냉매증기홀

26:내부쉘 27:유로

29:재생기입구

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼은, 하부에 설치된 버너에 의해 가열되는 재생기와, 상기 재생기의 근방에 설치되는 용액가열재생기와, 상기 용액가열재생기의 상측에 연결되는 애너라이저와, 상기 애너라이저의 상측에 연결되는 정류기를 포함하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼에 있어서, 상기 용액 가열재생기의 내부에는 냉매증기홀을 가지고 원통형의 내부쉘이 설치되고, 상기 내부쉘의 상단에는 분배판이 설치되며, 상기 내부쉘의 외주에는 가용액관이 감겨져서 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 내부쉘은 재생기에서 발생된 고온의 냉매증기와 강용액을 상기 내부쉘로 이송하는 유로에 의해 상기 재생기에 연결되고, 상기 강용액관의 단부는 상기 내부쉘의 하부에 연결되어 내부쉘의 내부로 삽입되며, 냉매증기가 상기 재생기에서 유로를 통하여 내부쉘로 이동한 후에 기액 분리되어 냉매증기는 상기 냉매증기홀로분리되어 흐르고, 강용액은 상기 강용액관으로 분리되어 흐르도록 된 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 재생기 칼럼의 개략도 이다. 주요부분은 재생기(20), 용액가열재생기(21), 애너라이저(22),정류기(23) 그리고 분배판(24)(24a)으로 이루어지는 보통의 재생기칼럼에 관련된다.

상기 용액가열재생기(21)에는 냉매증기홀(25)이 형성된 내부쉘(26)을 장착하고, 재생기(20)를 지난 강용액을 냉매증기와 약용액 형태로 내부쉘(26)로 보내주기 위해 재생기(20)와 내부쉘(26)을 유로(27)로 연결하였다.

상기 구성에서 용액냉각흡수기를 지난 강용액 F는 애너라이저(22) 상단부에서 유입되어 재생기(20)에 발생된 냉매증기 C와의 열 및 물질전달을 통하여 냉매증기의 농도를 1차적으로 높혀주고, 정류기(23) 내부를 흐르는 강용액 F1-F2에 의해 냉매증기에 포함된 수증기를 응축시켜 더욱 순도가 높은 냉매증기 C1을 응축기(2)로 보낸다.

한편, 애너라이저(22)를 지난 강용액은 GAX흡수기/재생기를 지난 2상 상 태의 강용액 F4와 합쳐져서 용액가열재생기(21)로 유입되어 열교환기(28) 내부를 지나는 약용액과 열교환을 수행하면서 온도가 상승되어 재생기입구(29)로 유입되어 외부의 열원에 의해 냉매증기가 발생되며, 냉매증기 C와 약용액 D의 형태로 용액가열재생기(21)안의 내부쉘(26)로 유입하게 된다. 내부쉘(26)에서 냉매증기는 냉매증기홀(25)을 통하여 상부로 올라가며 약용액은 용액가열재생기(21)로 들어간다.

분배판(24)(24a)은 애너라이저(22) 상단부와 용액가열재생기(21) 상단부에서 용액을 고르게 분배하여 하부로 흐르게 하는 역할을 담당한다.

따라서 도 3과 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 재생기에서 발생된 냉매증기와 약용액 을 분리하기 위하여 사용되는 별도의 기액분리기를 두지 않고, 용액가열재생기(21)의 내부쉘(26)을 기액분리기로 활용하여 재생기가 차지하는 부분이 없어지고, 이는 전체 시스템의 높이를 줄이는 결과로 이어진다. 또한 재생기(20)를 나오는 약용액과 재생기로 들어가는 강용액과의 열교환을 통해 재생기에서 냉매증기의 재생에 필요한 열량을 줄이게 된다.

본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼에서 기액분리기를 별도로 두지 않으면서도 용액가열 재생기안에 있는 내부쉘을 기액분리기로 활용하여 재생기의 전체 높이를 줄여 시스템의 소형화에 기여하는 효과가 있다.

또한 재생기를 나오는 약용액과 재생기로 들어가는 강용액과의 열교환으로 재생기에서 냉매증기의 재생에 필요한 열량을 줄일 수 있어 시스템 성능을 높혀주는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 하부에 설치된 버너에 의해 가열되는 재생기와, 상기 재생기의 근방에 설치되는 용액가열재생기와, 상기 용액가열재생기의 상측에 연결되는 애너라이저와, 상기 애너라이저의 상측에 연결되는 정류기를 포함하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼에 있어서,

   상기 용액 가열재생기의 내부에는 냉매증기홀을 가지고 원통형의 내부쉘이 설치되고, 상기 내부쉘의 상단에는 분배판이 설치되며, 상기 내부쉘의 외주에는 가용액관이 감겨져서 설치되는 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부쉘은 재생기에서 발생된 고온의 냉매증기와 강용액을 상기 내부쉘로 이송하는 유로에 의해 상기 재생기에 연결되고, 상기 강용액관의 단부는 상기 내부쉘의 하부에 연결되어 내부쉘의 내부로 삽입되며, 냉매증기가 상기 재생기에서 유로를 통하여 내부쉘로 이동한 후에 기액 분리되어 냉매증기는 상기 냉매증기홀로 분리되어 흐르고, 강용액은 상기 강용액관으로 분리되어 흐르도록 된 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 재생기 칼럼.