KR100334933B1 - Absorber of plate heat exchanger type in Absorption heating and cooling system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡수식 냉난방기에 관한 것으로, 특히 플레이트 열교환기를 흡수기로 사용이 가능하도록 하면서 플레이트 열교환기 내에서의 플루딩(flooding) 현상 방지와 고른 냉매 증기 유입을 가능하게 하고, 약용액이 원활하게 증기를 흡수할 수 있도록 하여 흡수기의 성능을 높이는 것이다.The present invention relates to an absorption type air conditioner, and in particular, it is possible to use the plate heat exchanger as an absorber, to prevent the phenomenon of flooding (flooding) in the plate heat exchanger and to evenly introduce the refrigerant vapor, the chemical solution smoothly It can be absorbed to increase the performance of the absorber.
본 발명의 구성은 재생기(30), 응축기(31), 증발기(32), 흡수기(33), 정류기(34), 냉매열교환기(35), 용액열교환기(36) 등을 포함하는 흡수식 냉난방 시스템에서 플레이트 열교환기(37)를 흡수기로 하고, 이 흡수기용 플레이트 열교환기(37)는 하부에 별도로 냉매 열교환기로 부터의 냉매 유입을 위한 냉매 유입구(38)를 설치하여 흡수식 냉난방기의 흡수기로 구성한다.The structure of the present invention is an absorption type air conditioning system including a regenerator 30, a condenser 31, an evaporator 32, an absorber 33, a rectifier 34, a refrigerant heat exchanger 35, a solution heat exchanger 36, and the like. The plate heat exchanger (37) is an absorber, and the plate heat exchanger (37) for the absorber is configured as an absorber of an absorption type air conditioner by separately installing a refrigerant inlet (38) for inlet refrigerant from the refrigerant heat exchanger.
Description
본 발명은 흡수식 냉난방기에 관한 것으로, 특히 플레이트 열교환기를 흡수기로 사용이 가능하도록 하면서 플레이트 열교환기 내에서의 플루딩(flooding) 현상 방지와 고른 냉매 증기 유입을 가능하게 하고, 약용액이 원활하게 증기를 흡수할 수 있도록 하여 흡수기의 성능을 높이는 것이다.The present invention relates to an absorption type air conditioner, and in particular, it is possible to use the plate heat exchanger as an absorber, to prevent the phenomenon of flooding (flooding) in the plate heat exchanger and to evenly introduce the refrigerant vapor, the chemical solution smoothly It can be absorbed to increase the performance of the absorber.
흡수식 냉난방기는 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 흡수기(4)로 구분되는 4개의 콤퍼넌트에 의해 구성되는데, 응축기(2)와 증발기(3), 흡수기(4)를 플레이트 열교환기로 사용했을 경우 일반적인 작동원리는 도 1과 같고, 콤퍼넌트에 사용되는 열교환기는 이밖에 쉘-튜브형이 있다.Absorption heating and cooling system consists of four components divided into regenerator (1), condenser (2), evaporator (3) and absorber (4), and plate heat exchanger between condenser (2), evaporator (3) and absorber (4) When used as a general operation principle is the same as in Figure 1, the heat exchanger used for the component is a shell-tube type.
흡수식 냉난방 시스템에는 암모니아 흡수식과 LiBr 흡수식 냉난방 시스템이 있는데, 다른 점은 암모니아 흡수식인 경우 작동 유체로서 암모니아 수용액이, LiBr 흡수식은 LiBr 수용액이 쓰이고, 냉매는 암모니아 흡수식은 암모니아, LiBr 흡수식은 물이 된다.Absorption air-conditioning systems include ammonia absorption and LiBr absorption air-conditioning systems. In the case of ammonia absorption, ammonia solution is used as the working fluid, LiBr absorption is LiBr solution, and refrigerant is ammonia absorption is ammonia and LiBr absorption is water.
즉, 재생기(1)에서 암모니아 흡수식인 경우는 냉매로 암모니아와 흡수 매체로 농도가 낮은 약용액이 만들어지고, LiBr 흡수식인 경우는 냉매로 물과 흡수 매체로 농도가 높은 농용액이 분리된다.That is, in the regenerator 1, when the ammonia absorption type is used, a low-density chemical solution is made of ammonia and an absorption medium as a refrigerant. In the case of LiBr absorption type, a concentrated solution having a high concentration is separated into water and an absorption medium as a refrigerant.
또한 작동 압력 범위는 증발기(3)에서 저온의 증발압력을 만들기 위해 암모니아 흡수식인 경우는 대기압 보다 높은 고압의 압력에서, LiBr 흡수식인 경우는 대기압보다 저압의 압력에서 형성된다는 점이 다르다.In addition, the operating pressure range is different in that the evaporator 3 is formed at a high pressure higher than atmospheric pressure in the case of ammonia absorption type and at a pressure lower than atmospheric pressure in the case of LiBr absorption type so as to make a low temperature evaporation pressure in the evaporator 3.
암모니아 흡수식 냉난방기에서의 각 콤퍼넌트의 역할을 도 1에서 설명하면, 재생기(1)는 버너(8)로 부터 열을 받아 농도가 강한 작동용액(암모니아 수용액)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액인 약용액을 만들어 준다. 재생기(1)에는 버너(8)와 냉매증기분리기(14) 및 연소실이 있다.The role of each component in the ammonia absorption type air conditioner will be described with reference to FIG. 1. The regenerator 1 receives heat from the burner 8 and evaporates ammonia, which is a refrigerant, from a highly concentrated working solution (ammonia aqueous solution). At the same time, a weak solution of ammonia is produced by evaporation of some ammonia. The regenerator 1 has a burner 8, a refrigerant vapor separator 14, and a combustion chamber.
응축기(2)는 재생기(1)로부터 보내져 온 냉매 증기를 응축하여 액냉매로 만들어 주는데 이때 냉매 증기로 부터 열량을 빼앗아 응축시키기 위해 실내기(11)로 부터 난방을 수행하고 온도가 떨어져 들어온 냉각수를 사용하게 되는데, 이 냉각수는 응축기(2)를 거쳐 다시 흡수기(4)로 보내진다.The condenser (2) condenses the refrigerant vapor sent from the regenerator (1) to form a liquid refrigerant. At this time, the heat from the indoor unit (11) is heated and condensed by using the coolant from which the temperature drops to condense the heat from the refrigerant vapor. This cooling water is sent to the absorber (4) via the condenser (2).
증발기(3)는 응축기(2)로 부터 보내져 온 액냉매를 다시 증발시켜 주어 냉매증기로 만들어 주는데 이때 액냉매를 증발시켜 주는데 필요한 열량은 실내기(11)로 부터 냉방을 마치고 온도가 상승되어 들어온 냉수로 부터 공급하여 준다. 그리고 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기(11)로 다시 보내져 냉방을 수행하게 해주는 역할을 한다.The evaporator (3) evaporates the liquid refrigerant sent from the condenser (2) again to make the refrigerant vapor. At this time, the amount of heat required to evaporate the liquid refrigerant is cooled from the indoor unit (11) and the temperature is raised. Supply from. And the cold water is deprived of heat calories again after the temperature falls to the indoor unit (11) serves to perform the cooling.
흡수기(4)는 증발기(3)로 부터 보내져 온 냉매증기를 재생기(1)로 부터 보내져 온 약용액이 흡수 하도록 하여 원래의 재생기(1)의 초기 농도의 강용액을 만들어 주는 역할을 하는데 이때 흡수를 촉진하기 위해 열량을 제거해 주어야 하고, 이 열량 제거를 위해 응축기(2)를 거친 냉각수를 이용한다.The absorber (4) serves to absorb the refrigerant vapor sent from the evaporator (3) by the drug solution sent from the regenerator (1) to make a strong solution of the initial concentration of the original regenerator (1), the absorption Calorie must be removed to promote heat removal, and cooling water through condenser (2) is used to remove this calorie.
열량을 얻은 이 냉각수는 다시 실내기(11)로 난방을 위해 보내지며, 냉매 증기를 흡수한 약용액은 강용액이 되어 용액펌프(10)에 의해 정류기(6)로 보내진다. 즉, 냉방시에는 증발기(3)에서 온도가 떨어진 냉수를 실내기(11)로 보내 냉방을 수행하게 되며, 응축기(2)와 흡수기(4)를 냉각한 냉각수는 온도가 높아져 실외기로 보내져 다시 냉각된다. 또한, 난방시에는 반대로 응축기(2)와 흡수기(4)를 거치면서 온도가 높아진 냉각수가 실내기(11)로 보내져 난방을 수행하게 되며, 증발기(3)를 거친 냉수는 실외기(12)로 보내지게 된다.The cooling water having the calorific value is again sent to the indoor unit 11 for heating, and the chemical solution absorbing the refrigerant vapor becomes a strong solution and is sent to the rectifier 6 by the solution pump 10. That is, during cooling, the cooling water having a temperature dropped from the evaporator 3 is sent to the indoor unit 11 to perform cooling. The cooling water that cools the condenser 2 and the absorber 4 increases in temperature, and is then cooled again. . In addition, during heating, condenser (2) and the absorber (4), the cooling water is increased to the indoor unit 11 is sent to perform the heating, and the cold water passed through the evaporator (3) is sent to the outdoor unit (12). do.
한편 흡수식 냉난방기의 기기의 효율을 높히기 위해 부가장치를 두게 되는데, 예를들면 정류기(6)는 재생기(1)에서 유입되는 냉매 증기로부터 함께 증발된 물을 응축시켜 고농도의 암모니아 증기를 얻는 역할을 한다. 이때 물을 응축시켜 주는 매체는 용액 펌프(10)로 부터 보내져 온 저온의 강용액으로 정류기(6)내에 감겨진 코일내를 흐르는 동안 고온의 냉매 증기와 열교환을 통하여 냉매 증기에 포함되어 있는 물을 응축하여 준다. 또한, 냉매 열교환기(7)를 두게 되는데, 이 장치는 응축기(2)로 부터 나온 액냉매와 증발기(3)에서 부터 나온 냉매 증기와의 열교환을 통하여 액냉매를 증발기(3) 내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매증기의 온도는 흡수기(4)의 포화온도 가까이 온도를 올려주어 흡수현상을 가속화 시켜 준다. 또한 냉매증기에 포함되어 있는 미소량의 액냉매도 증발시켜 준다.On the other hand, an additional device is provided to increase the efficiency of the absorption air conditioner. For example, the rectifier 6 serves to obtain a high concentration of ammonia vapor by condensing water evaporated together from the refrigerant vapor flowing from the regenerator 1. . At this time, the medium for condensing water is a low temperature steel solution sent from the solution pump 10 and the water contained in the refrigerant vapor through heat exchange with the high temperature refrigerant vapor while flowing in the coil wound in the rectifier 6. To condense. In addition, a refrigerant heat exchanger (7) is provided, and the apparatus exchanges the liquid refrigerant to the evaporation temperature in the evaporator (3) through heat exchange between the liquid refrigerant from the condenser (2) and the refrigerant vapor from the evaporator (3). The temperature of the refrigerant vapor rises close to the saturation temperature of the absorber 4 to accelerate the absorption phenomenon. In addition, a small amount of liquid refrigerant contained in the refrigerant vapor evaporates.
이밖에도 용액열교환기(5)가 있다. 이 요소는 고온으로 재생기(1)에서 유출되는 약용액과 재생기(1)로 유입되는 저온의 강용액과의 열교환을 통해 약용액은 흡수기(4)에서의 포화온도 근처까지 온도를 내려주고, 강용액은 그에 상응하는 온도까지 높혀 재생기(1)로 유입시켜 줌으로서 재생기(1)에서 강용액에 가열 시켜주어야 하는 열량을 감소시켜준다. 즉, 시스템에서 재생기(1)와 응축기(2)는 고압부를 형성하며, 증발기(3)와 흡수기(4)는 저압부를 형성하는데 이때 응축기(2)에서 증발기(3)로의 압력 저하는 다수개의 리스트릭터(13)를 이용한다. 일반적으로 리스트릭터의 형태는 유로의 단면적을 줄여주므로서 압력손실을 일으켜 양단에 압력차가 생기도록 하는 것이다.In addition, there is a solution heat exchanger (5). This element reduces the temperature of the medicinal solution to near the saturation temperature in the absorber 4 through heat exchange between the medicinal solution flowing out of the regenerator 1 and the cold steel solution flowing into the regenerator 1 at a high temperature. The solution is heated up to a corresponding temperature and flowed into the regenerator 1, thereby reducing the amount of heat to be heated in the regenerator 1 to the strong solution. That is, in the system, the regenerator 1 and the condenser 2 form a high pressure part, and the evaporator 3 and the absorber 4 form a low pressure part, in which the pressure drop from the condenser 2 to the evaporator 3 is reduced. The character 13 is used. In general, the type of the restrictor is to reduce the cross-sectional area of the flow path to cause a pressure loss so that the pressure difference between the two ends.
종래 흡수기(4)로 쓰이는 플레이트 열교환기 구조는 도 2와 같이 각각의 열교환 플레이트(15)에 냉각수 W1, W2 가 유출입할 수 있는 유입구(16)와 유출구(17)가 상하로 있고, 약용액 D와 냉매증기 C가 유입될 수 있도록 약용액 냉매증기 유입구(18)와 약용액 D가 냉매증기 C를 흡수하여 강용액 F가 된 후, 강용액 F가 유출되는 강용액 유출구(19)가 상하로 형성되어 있다. 열교환기 내에서 냉각수 W1,W2와 약용액 D-냉매증기 C가 열교환 플레이트(15)를 사이에 두고 흐르면서 열교환을 수행하게 되는데, 열교환 플레이트(15)가 여러장 반복해서 적층되어져 있고 각 유체는 각각의 플레이트 사이로 형성된 유로를 따라 도 2의 (다)와 같이 교대로 형성된 유로를 따라 흐르게 된다.Conventionally, the plate heat exchanger structure used as the absorber 4 has an inlet port 16 and an outlet port 17 through which cooling water W1 and W2 flow in and out of each heat exchange plate 15, as shown in FIG. And the medicinal solution refrigerant vapor inlet 18 and the medicinal solution D absorb the refrigerant vapor C to become a strong solution F so that the refrigerant vapor C can flow therein, and then the strong solution outlet 19 through which the strong solution F flows up and down. Formed. In the heat exchanger, the cooling water W1, W2 and the chemical solution D-coolant vapor C flow through the heat exchange plate 15, and perform heat exchange. The heat exchange plate 15 is repeatedly stacked several times, and each fluid is respectively It flows along the flow path formed alternately as shown in (c) of FIG. 2 along the flow path formed between the plates.
즉, 첫 번째 플레이트(20)와 두 번째 플레이트(21) 사이(22)로 냉각수 W1이 흐른다면, 두 번째 플레이트(21)와 세 번째 플레이트(23) 사이(24)로는 약용액 D-냉매증기 C가 흐르고 다시 세 번째 플레이트(23)와 네 번째 프레이트(25) 사이(26)로는 다시 냉각수 W1이 흐르는데 이와같은 흐름이 반복적으로 이외의 플레이트 사이에서 행해지게 된다. 정리하면, 냉각수 유입출구는 첫 번째 플레이트(20)와 두 번째 플레이트(21) 사이(24), 세 번째 플레이트(23)와 네 번째 플레이트(25) 사이(26)에 형성된 유로와 연통되고 이와같이 격번 순으로 연속해서 형성된 유로와 연통되며, 약용액D-냉매증기 C 유입출구는 두 번째 플레이트(21)와 세 번째 플레이트(23) 사이(24), 네 번째 플레이트(25)와 다섯 번째 플레이트 사이등, 마찬가지로 격번 순으로 연통된 유로를 따라 흐르게 된다. 그러므로 냉각수W1, W2와 약용액D-냉매증기 C는 열교환 플레이트(15)를 사이에 두고 격리되어져 흐르면서 열교환을 수행하게 되며, 약용액 D와 함께 유입된 냉매증기 C는 열교환기 내를 흐르면서 약용액에 흡수되어 강용액 F가 되어 강용액 유출구(19)를 통해 유출된다.That is, if the coolant W1 flows between the first plate 20 and the second plate 21 (22), between the second plate 21 and the third plate 23 (24) between the chemical solution D- refrigerant steam C flows and coolant W1 flows again between the third plate 23 and the fourth plate 25 (26), and this flow is repeatedly performed between the plates other than the above. In summary, the coolant inlet and outlet is in communication with the flow path formed between the first plate 20 and the second plate 21 (24), between the third plate 23 and the fourth plate 25 (26) and thus alternately In order to communicate with the flow path formed in succession, the medicinal solution D- refrigerant steam C inlet and outlet is between the second plate 21 and the third plate (24), between the fourth plate (25) and the fifth plate, etc. Similarly, it flows along the flow paths connected in sequence. Therefore, the cooling water W1, W2 and the chemical solution D-coolant vapor C flow through the heat exchanger in isolation with the heat exchange plate 15 therebetween, and the refrigerant vapor C introduced with the chemical solution D flows in the heat exchanger. Is absorbed into the strong solution F and flows out through the strong solution outlet 19.
또한, 열교환 플레이트(15) 사이에는 도 3과 같이 "S"자로 주름진 판형 열교환핀(27)이 각각의 유로인 플레이트(15) 사이에 설치되어 이를통해 전열 성능이 향상된다.In addition, between the heat exchange plate 15, as shown in FIG.
이와같이 각 플레이트(15)는 그 사이에 판형 열교환핀(27)을 사이에 두고,여러장으로 밀착시킨 상태에서 브레이징(brazing) 기술을 이용하여 결합되며, 각 유체의 유로 또한 플레이트(15)에 의해 격리되어져 결합되어 있다.Thus, each plate 15 is coupled by using a brazing technique in a state in which the plate heat exchange fins 27 therebetween and in close contact with each other, the flow path of each fluid is also by the plate 15 It is isolated and combined.
그러나 이러한 종래의 플레이트 열교환기는 두 개의 열매체간의 열교환을 목적으로 만들어져 있어 흡수기와 같이 고온의 약용액과 약용액 보다는 저온의 냉매증기가 함께 유입될 경우 플레이트 열교환기에 유입되기전 약용액과 냉매증기가 유입구 배관내에서 합류되어 유입되기 때문에 열교환기 내에서 약용액과 냉매증기가 균일한 분포로 각각의 열교환기내의 유로로 유입되어지지 못하고 이로인해 흡수기의 성능이 제대로 나올 수 없게 된다. 이것은 곧 시스템의 성능을 저하시키는 원인이 된다.However, such a conventional plate heat exchanger is made for the purpose of heat exchange between two heat mediums, so that when the refrigerant vapor of low temperature rather than the high temperature chemical solution and the chemical solution is introduced together, such as an absorber, the chemical solution and the refrigerant vapor before entering the plate heat exchanger Since the confluence is introduced in the pipe, the chemical solution and the refrigerant vapor in the heat exchanger do not flow into the flow path in each heat exchanger with a uniform distribution, and thus the performance of the absorber may not come out properly. This can cause a decrease in system performance.
특히 흡수기의 경우 약용액과 냉매증기를 카운터 플로우(Counter flow) 형태로 약용액은 상부에서 하부로, 냉매증기는 하부에서 상부로 유입시켜 줄 경우 일반적인 열교환기 특성과 마찬가지로 흡수성능이 향상되나, 종래의 플레이트 열교환기는 구조적으로 냉매증기를 하부에서 유입시켜 줄 경우 냉매증기가 상승되면서 약용액이 원활하게 내려오지 못하는 플루딩 현상을 발생시켜 약용액 유동을 방해하는 문제점이 있다.In particular, in the case of the absorber, when the medicinal solution and the refrigerant vapor are in the form of a counter flow (Counter flow), when the medicinal solution is introduced from the top to the bottom, and the refrigerant vapor from the bottom to the top, the absorption performance is improved as in the general heat exchanger characteristics. The plate heat exchanger has a problem in that when the refrigerant vapor flows from the bottom, the refrigerant vapor rises, causing a plunging phenomenon in which the chemical solution does not flow smoothly, thereby impeding the flow of the chemical solution.
본 발명은 흡수식 냉난방기에 사용되는 플레이트 열교환기를 흡수기로 사용할 수 있도록 하는 것이다.The present invention is to enable the plate heat exchanger used in the absorption type air conditioner as an absorber.
또한 본 발명은 플레이트 열교환기내에서 약용액 유로에 냉매증기 유로를 별도로 설치하여 약용액 유동 방향에 반대방향으로 유입시켜 줄 수 있게 하면서도 플루딩 방지와 고른 냉매 증기 유입을 가능하게 하는 것이다.In addition, the present invention is to provide a refrigerant vapor flow path separately installed in the medicinal solution flow path in the plate heat exchanger to allow the flow in the opposite direction to the flow direction of the medicinal solution, while preventing the flow and evenly flowing refrigerant vapor.
도 1은 플레이트 열교환기를 흡수기로 사용한 일반적인 흡수식 냉난방 시스템 개략도.1 is a schematic diagram of a general absorption heating and cooling system using a plate heat exchanger as an absorber.
도 2는 종래의 흡수기용 플레이트 열교환기를 나타낸 것으로 (가)는 사시도. (나)는 측면도 (다)는 유로 구성도.Figure 2 shows a conventional plate heat exchanger for the absorber (a) is a perspective view. (B) side view (C) is the flow chart.
도 3은 도 2의 분해 상태도.3 is an exploded view of FIG. 2;
도 4는 플레이트 열교환기를 흡수기로 사용한 본 발명의 실시예에서의 냉난방 시스템 개략도.4 is a schematic diagram of a heating and cooling system in an embodiment of the present invention using a plate heat exchanger as an absorber.
도 5는 본 발명의 흡수기용 플레이트 열교환기를 나타낸 것으로 (가)는 사시도 (나)는 측면도.Figure 5 is a plate heat exchanger for the absorber of the present invention (a) is a perspective view (b) is a side view.
도 6은 본 발명의 흡수식 냉난방기의 플레이트 열교환기형 흡수기를 나타낸 도면,6 is a view showing a plate heat exchanger type absorber of the absorption type air conditioner of the present invention,
도 7은 도 6의 단면도로서 (가)는 A-A'선 단면도 (나)는 B-B'선 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view of FIG. 6, (a) is a cross-sectional view along the line A-A ', and (b) is a cross-sectional view along the line B-B'.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
30:재생기 31:응축기30: player 31: condenser
32:증발기 33:흡수기32: Evaporator 33: Absorber
34:정류기 35:냉매열교환기34: rectifier 35: refrigerant heat exchanger
36:용액열교환기 37:플레이트 열교환기36: solution heat exchanger 37: plate heat exchanger
38:냉매증기유입구 39:약용액유입구38: refrigerant vapor inlet 39: medicinal liquid inlet
40:냉각수유입구 41:냉매증기유로40: cooling water inlet 41: refrigerant steam flow path
42:열교환핀 43:냉매증기 유입창42: heat exchange pin 43: refrigerant steam inlet
44:냉매증기 유입창 덮개 45:강용액유출구44: refrigerant steam inlet cover 45: steel solution outlet
46:냉각수 유출구 47:플레이트46: Cooling water outlet 47: Plate
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 흡수식 냉난방기의 플레이트 열교환기형 흡수기는, 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기, 정류기, 냉매열교환기, 용액열교환기 등을 포함하는 흡수식 냉난방 시스템에서 플레이트 열교환기를 흡수기로 하고, 상기 플레이트 열교환기는, 복수의 열교환핀이 서로 겹쳐져서 형성되며, 상기 복수의 열교환핀의 하측에는 냉매열교환기로부터 냉매증기를 유입받는 냉매증기 유입구가 형성된 것을 특징으로 한다.The plate heat exchanger type absorber of the absorption air conditioner according to the present invention for achieving the above object, the plate heat exchanger in the absorption air-conditioning system including a regenerator, condenser, evaporator, absorber, rectifier, refrigerant heat exchanger, solution heat exchanger, etc. The plate heat exchanger is characterized in that the plurality of heat exchange fins are formed by overlapping each other, and a refrigerant vapor inlet for receiving refrigerant steam from the refrigerant heat exchanger is formed below the plurality of heat exchange fins.
상기 복수의 열교환핀 중 서로 마주하는 열교환핀 사이에는 냉매증기의 유로인 일정공간이 형성된다.A predetermined space is formed between the heat exchange fins facing each other among the plurality of heat exchange fins.
그리고, 상기 열교환핀의 측면은 굴곡진 형상으로 형성되고, 상기 굴곡진 측면에는 다수개의 냉매증기 유입창이 형성되며, 상기 냉매증기 유입창 상부에는 열교환핀의 수직면에 대해 상부 방향으로 들려진 냉매증기 유입창 덮개가 설치된다.The side surface of the heat exchange fin is formed in a curved shape, and a plurality of refrigerant vapor inlet windows are formed on the curved side, and the refrigerant vapor inlet lifted upwards with respect to the vertical surface of the heat exchange fins on the refrigerant vapor inlet window. The window cover is installed.
본 발명의 흡수기용 플레이트 열교환기를 적용한 냉난방 시스템 개략도는 도 4와 같다. 주요부분은 재생기(30), 응축기(31), 증발기(32), 흡수기(33), 정류기(34), 냉매열교환기(35), 용액열교환기(36) 등을 포함하는 흡수식 냉반방 시스템에서 플레이트 열교환기(37)를 흡수기로 하고, 이 흡수기용 플레이트 열교환기(37)는 하부에 별도로 냉매열교환기(35)로 부터의 냉매 유입을 위한 냉매증기 유입구(38)를 설치한 것이다.4 is a schematic diagram of a cooling and heating system using the absorber plate heat exchanger of the present invention. The main part is in an absorption cold half system including regenerator 30, condenser 31, evaporator 32, absorber 33, rectifier 34, refrigerant heat exchanger 35, solution heat exchanger 36, and the like. The plate heat exchanger 37 is used as an absorber, and the absorber plate heat exchanger 37 is provided with a refrigerant steam inlet 38 for introducing refrigerant from the refrigerant heat exchanger 35 separately.
본 발명의 흡수기용 플레이트 열교환기(37)는 도 5와 같다. 보통의 흡수기용 플레이트 열교환기와 다른 점은 열교환기에 냉매 증기용 유로를 별도로 형성시킨 부분이다.The plate heat exchanger 37 for the absorber of the present invention is shown in FIG. The difference from the plate heat exchanger for ordinary absorber is that the refrigerant vapor flow path is formed separately in the heat exchanger.
따라서 기본적인 형상은 보통의 플레이트 열교환기와 거의 같고, 냉매증기 유입구(38)를 열교환기 하부 중앙에 별도로 두고 있으며, 약용액 유입구(39)로는 약용액 D을 유입하고, 냉각수 유입구(40)로는 냉각수 W1를 유입한다.Therefore, the basic shape is almost the same as a normal plate heat exchanger, and the refrigerant steam inlet 38 is separately placed in the center of the lower part of the heat exchanger, the chemical solution D flows into the chemical solution inlet 39, and the cooling water W 1 into the cooling water inlet 40. Inflow.
그리고, 상기 플레이트 열교환기(37)는 복수의 열교환핀(42)이 겹쳐진 상태로 형성된 것으로, 상기 복수의 열교환핀 중 서로 겹쳐지는 열교환핀 사이에는 냉매증기 유로(41)가 형성된다.The plate heat exchanger 37 is formed in such a manner that a plurality of heat exchange fins 42 overlap each other, and a refrigerant vapor flow passage 41 is formed between the heat exchange fins that overlap each other among the plurality of heat exchange fins.
유입된 각각의 유체는 종래와 같은 유로를 통해 흐르지만 냉매증기 C의 경우 냉매증기 유입구(38)를 통해 유입된 후 약용액 유로내에 설치된 냉매증기 유로를 따라 약용액 유로 내로 유입되는데, 즉, 냉매증기 유로(41)는 두 개의 열교환핀(42)을 도 6 및 도 7과 같이 일정 공간이 형성되도록 겹쳐 가장자리를 압착 결합한 상태에서 형성되는 공간을 이용한다. 또한, 이 열교환핀(42) 측면에는 냉매증기가 약용액 내로 고르게 유입되도록 냉매증기 유입창(43)을 굴곡된 각 면을 따라 일정 간격으로 형성 시켜 주었다. 그리고 냉각수 유로의 열교환핀은 주름진 형태의 열교환핀(42)을 사용한다.Each introduced fluid flows through the same flow path as in the conventional art, but in the case of the refrigerant vapor C, the fluid flows through the refrigerant vapor inlet 38 and then flows into the chemical solution flow path along the refrigerant vapor flow path installed in the chemical solution flow path. The steam flow path 41 uses a space formed in a state in which two heat exchange fins 42 are overlapped so as to form a predetermined space as shown in FIGS. 6 and 7 by pressing the edges. In addition, the side of the heat exchange fin 42, the refrigerant vapor inlet window 43 was formed at regular intervals along each curved surface so that the refrigerant vapor evenly introduced into the medicinal solution. The heat exchange fin of the cooling water flow path uses a corrugated heat exchange fin 42.
또한 냉매증기 유입창(43) 상부에는 상부로부터 흘러내려오는 약용액 D가 냉매증기 유로(41)로 유입되는 것을 방지해 주는 냉매증기 유입 창 덮개(44)가 설치되어 있다. 이 덮개(44)는 열교환핀(42)의 수직면에서 상부 방향으로 일정 각도로 들려져 있는 형태이다.In addition, the refrigerant vapor inlet window cover 44 is provided at the upper portion of the refrigerant vapor inlet window 43 to prevent the chemical solution D flowing from the upper portion of the refrigerant vapor inlet window 41. The cover 44 is lifted up at an angle from the vertical surface of the heat exchange fin 42 at an upward direction.
이와같은 본 발명의 흡수식 플레이트 열교환기에 의한 흡수 및 열교환 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the absorption and heat exchange process by the absorption plate heat exchanger of the present invention as follows.
열교환기 상부에 약용액 유입구(39)를 통해 유입된 약용액 D는 열교환기 하부에 있는 냉매증기 유입구(38)를 통해 유입하여 이중 열교환핀(42) 사이에 형성된 유로를 통해 유입된 후 다시 냉매증기 유입창(43)을 통해 플레이트(47)와 열교환핀(42) 벽면을 따라 흘러내리는 약용액 전반에 걸쳐 고르게 분산 유입된 냉매증기를 흡수하게 되고, 이때 발생되는 흡수열을 플레이트(47)를 사이에 두고 반대편에 흐르는 냉각수에 전달하게 된다. 이렇게 하여, 유입된 냉매증기를 모두 흡수한 약용액은 강용액이 되어 강용액 유출구(45)를 통해 유출되고, 냉각수는 흡수열을 얻은 후 냉각수 유출구(46)를 통해 유출된다.The medicinal solution D introduced through the medicinal solution inlet 39 in the upper part of the heat exchanger is introduced through the refrigerant vapor inlet 38 in the lower part of the heat exchanger and is introduced through the flow path formed between the double heat exchange fins 42, and then again the refrigerant. The steam inlet 43 absorbs the refrigerant vapor evenly dispersed and introduced throughout the medicinal solution flowing down the wall of the plate 47 and the heat exchange fins 42, and absorbs the heat generated by the plate 47. It is delivered to the coolant flowing on the opposite side. In this way, the medicinal solution absorbing all of the refrigerant vapor flowed in becomes a strong solution and flows out through the strong solution outlet 45, and the coolant flows out through the coolant outlet 46 after obtaining the heat of absorption.
따라서 본 발명은 냉매증기를 냉매증기 유입구(38)를 통해 이중 열교환핀(42) 사이에 형성된 별도의 냉매증기 유입로를 통해 약용액 내에 유입 시켜 줌으로서 보통의 열교환기에서 발생되는 플루딩 현상 없이 약용액과 냉매증기를 카운터플로우 방식으로 유동 시켜 줄 수 있어 흡수 성능을 향상시켜 줄 수 있으며, 열교환기 전반에 흐르는 약용액 내로 고르게 냉매증기를 유입시켜 양호하게 약용액에 흡수된다.Accordingly, the present invention allows the refrigerant vapor to flow into the medicinal solution through a separate refrigerant vapor inlet path formed between the double heat exchange fins 42 through the refrigerant vapor inlet 38, without causing a pluding phenomenon generated in a normal heat exchanger. The drug solution and the refrigerant vapor can be flowed in a counterflow method to improve the absorption performance, and the refrigerant vapor evenly flows into the drug solution flowing through the heat exchanger to be absorbed well in the drug solution.
이는 흡수 성능 향상으로 이어지고, 특히 냉매 증기 유입창 덮개(44)를 통해 약용액이 냉매증기 유로로 유입되는 것을 막아 줌과 동시에 열교환기 벽면과 열교환핀(42) 벽면을 따라 흘러내리는 약용액의 유동에 이 덮개(44)를 이용해 간섭을 줌으로서 약용액 유동에 교란을 일으켜 약용액이 표면장력에 의해 흘러내리면서 한 줄기로 자꾸 뭉쳐지는 현상을 방지해 주게 되고 이 결과로 약용액이 냉매증기와 접촉하는 표면적을 넓혀 준다. 이 또한 흡수 성능을 향상시키는데 도움을 준다.This leads to improved absorption performance, and in particular, the flow of the chemical solution flowing along the heat exchanger wall and the heat exchange fin 42 wall while preventing the chemical solution from flowing into the refrigerant vapor flow path through the refrigerant vapor inlet cover 44. By interfering with the cover 44, it causes disturbance in the flow of the chemical solution to prevent the chemical solution from flowing down by the surface tension and causing the liquid to aggregate together in one stem. Increase the surface area in contact. This also helps to improve the absorption performance.
이러한 작용은 도 2와 같은 일반적인 플레이트 열교환기(15)에서는 얻을 수 없다. 즉, 일반적인 플레이트 열교환기를 흡수기로 사용할 경우 약용액과 냉매증기를 플레이트 열교환기 밖의 배관 안에서 합류 시켜주기 때문에 플레이트내의 분배 부분에서 약용액과 냉매 증기가 균일한 분포로 분배되는 것이 사실상 어려울 뿐만아니라 흡수 성능을 향상 시킬 수 있는 방법중 하나인 약용액과 냉매증기를 서로 카운터 플로우로 유입시켜 주는 방식도 플루딩 현상을 유발시켜 흡수기로의 적용이 사실상 불가능하다.This action cannot be obtained in the general plate heat exchanger 15 as shown in FIG. In other words, when a general plate heat exchanger is used as an absorber, the chemical solution and the refrigerant vapor are condensed in the pipe outside the plate heat exchanger. Therefore, it is difficult to distribute the chemical solution and the refrigerant vapor in a uniform distribution in the distribution part of the plate, as well as the absorption performance. The method of introducing the medicinal solution and the refrigerant vapor into the counter flow, which is one of the ways to improve the flow rate, also causes the flooding phenomenon.
이러한 본 발명은 흡수식 냉난방 시스템중에 존재하는 여러 사이클중 사이클에 따라 약용액과 냉매증기를 동시에 유입하여 주어야 하는 열교환 콤포넌트들 예를들면, Generated Absorption Heat Exchanger와 Solution Cooled Absorber등에도 같은 원리로 적용될 수 있다.The present invention can be applied to the same principle in heat exchange components, for example, Generated Absorption Heat Exchanger and Solution Cooled Absorber, which need to simultaneously inject medicinal solution and refrigerant vapor according to the cycle among several cycles in the absorption heating and cooling system. .
본 발명은 흡수식 냉난방 시스템에서 플레이트 열교환기를 흡수기로 사용이 가능하도록 하면서도 플레이트내의 분배 부분에서 약용액과 냉매증기가 균일한 분포로 분배되도록 하고, 플레이트 열교환기에서 나타나는 플루딩 현상없이 약용액과냉매증기를 카운터 플로우 방식으로 유동시켜 줄 수 있어 흡수 성능을 향상시킨다.The present invention allows the plate heat exchanger to be used as an absorber in an absorption type heating and cooling system, while allowing the medicinal solution and the refrigerant vapor to be distributed in a uniform distribution in the distribution portion of the plate, and without the plunging phenomenon appearing in the plate heat exchanger and the refrigerant vapor Can be flowed in a counter flow method to improve absorption performance.
또한 열교환기 전반에 흐르는 약용액 내로 고르게 냉매증기를 유입시켜 냉매증기의 흡수상태를 양호한 상태로 유지시키고, 약용액 유동에 간섭을 줌으로서 약용액의 뭉침 현상을 방지하고, 이로부터 냉매증기에 접촉하는 표면적을 넓혀 흡수 성능을 향상시킨다. 따라서 흡수 성능이 향상되어 전체적으로는 시스템의 성능을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the refrigerant vapor is evenly introduced into the chemical solution flowing through the heat exchanger to maintain the absorption state of the refrigerant vapor in good condition, and to prevent the agglomeration of the chemical solution by interfering with the flow of the chemical solution, from which the refrigerant vapor contact The surface area is increased to improve the absorption performance. Therefore, the absorption performance is improved, and the overall performance of the system is improved.
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