KR100335081B1 - 암모니아 흡수식 히트펌프의 정류기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프에 설치되어 재생기에서 발생한 냉매증기의 순도를 높여주는 역할을 하는 정류기에 관한 것으로, 특히 정류기 내부의 냉매증기 입구관을 제거하여 냉매 유량이 클 때 압력손실에 의한 냉매의 역류 현상을 방지하고 냉매증기의 순도를 높일 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 재생기, 응축기, 증발기, 용액가열 재생기, 아너라이저, 상기 아너라이저 상부에 연결관으로 연결되게 횡으로 설치된 정류기 등으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프에 있어서, 상기 정류기가 정류 열교환 코일과, 정류기 셀과, 상기 정류기 셀 내에 일부 공간이 생기도록 충진된 코일과, 상기 정류기 셀 상단에 설치된 냉매출구관으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프의 정류기이다.
Description
본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프에 설치되어 재생기에서 발생한 냉매증기의 순도를 높여주는 역할을 하는 정류기에 관한 것으로, 특히 정류기 내부의 냉매증기 입구관을 제거하여 냉매 유량이 클 때 압력손실에 의한 냉매의 역류 현상을방지하고 냉매증기의 순도를 높일 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 암모니아 지에이엑스(GAX : Generator Absorber Heat Exchanger)흡수식 히트펌프는 도 1과 같이 크게 나누어 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 용액가열 재생기(4), 아너라이저(Analyzer)(5), 수냉흡수기(6), 용액냉각 흡수기(7), GAX흡수 및 재생기(8), 냉매 열교환기(9)등으로 구성되어 있다.
상기에서 재생기(1)는 냉매인 암모니아를 분리시키는 역할을 하는데, 버너 (10)에서 열을 가해주면 암모니아 농도가 강한 용액(이하'약용액'이라함)이 얻어지고 이 용액은 GAX흡수 및 재생기(8)의 상단으로 보내지기 전에 용액가열 재생기(4)를 지나면서 일부가 발생하게 되고 이러한 과정을 통해 재생기(1)에서 재생과정에 필요한 열량이 감소하게 된다.
이때 암모니아와 물의 비등점차가 크지 않기 때문에 재생기(1)에서 발생된 냉매증기에는 수분이 상당량 포함되어 있게 되며, 이 냉매증기는 용액가열 재생기 (4)와 아너라이저(5)를 통과하는 동안 재생기(1) 칼럼(Column) 상부로 부터 떨어지는 강용액과 접촉하면서 1차적으로 냉매의 순도가 높아지고 정류기(11)에서 암모니아 냉매증기의 농도를 보다 증가시켜 응축기(2)로 보낸다.
상기와 같이 응축기(2)로 보내진 냉매증기는 응축기(2)에서 냉각수에 의해 응축되어 액냉매로 된다.
또한 응축기(2)로 부터 냉매 열교환기(9)를 지난 액냉매는 증발기(3)에서 다시 증발되어 냉매증기를 생성하는데, 이때 필요한 열량은 실내기(도시는 생략함)로 부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어오는 냉수로 부터 공급받게 된다.
그리고 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기로 보내져 냉방을 수행하게 된다.
한편 증발된 냉매증기는 냉매 열교환기(9)를 거쳐 수냉 흡수기(6) 하부로 유입된 후 상부로 부터 액막을 이루면서 떨어지는 약용액에 흡수된다.
상기 흡수기중 수냉 흡수기(6)는 냉각수에 의해 약용액에 흡수되면서 발생하는 흡수열을 외부로 방출하며, 용액냉각 흡수기(7)는 재생기(1)로 부터 보내져 온 약용액과 열교환을 하여 재생기로 유입되는 강용액의 온도를 높여준다.
또한 GAX흡수기 및 재생기(8)는 분지기(12)에서 분지된 용액과 약용액과의 열교환에 의해 냉매증기를 일부 발생시켜 재생기(1)에서 냉매 발샐에 필요한 열량을 감소시켜 준다.
그리고 흡수기 하단부에서 흡수가 완료된 강용액은 용액탱크(13)로 보내지며, 용액펌프(14)에 의해 다시 펌핑되어 정류기(11)로 보내진다.
상기 냉매 열교환기(9)는 응축기(2)로 부터 나온 액냉매와 증발기(3)로 부터 나온 냉매증기와의 열교환을 통하여 액냉매를 증발기(3)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매증기의 온도는 흡수기의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 원활하게 하여준다.
한편 상기와 같은 암모니아 흡수식 히트펌프는 소형화가 중요한 설계 요소중의 하나이며, 이러한 히트펌프의 소형화는 재생기 칼럼(재생기, 용액가열 재생기, 아너라이저, 정류기)의 높이에 의해 결정된다.
따라서 근래에는 도 2 및 도 3과 같이 정류기를 횡방향으로 설치하여 재생기칼럼의 높이를 줄이고 있다.
도 2는 종래의 정류기를 나타낸 구성도로서, 정류기(11)는 정류 열교환코일 (21)과, 정류기 셀(Shell)(22)과, 상기 정류기 셀(22)의 내부에 충진된 라시그 링 (Raschig Ring)(23)과, 상기 정류기 셀 내에 설치되고 일측이 아너라이저(5)의 상측에 연결된 냉매증기 입구관(24)과, 상기 정류기 셀에 연결된 냉매출구관(25) 및 리플럭스(Reflux)관(26)등으로 구성되어 있다.
따라서 재생기(1)를 지난 냉매증기가 아너라이저(5)를 지나면서 상부 강용액관(27)으로 부터 유하되는 강용액과 열 및 물질 전달을 수행하며 1차적으로 냉매의 순도가 높아지고, 강용액은 용액가열 재생기(4)유입되며, 이때 분배판(28)은 강용액을 아너라이저(5)의 상부에 골고루 분배시켜 주는 역할을 한다.
한편 용액펌프에 의해 펌핑된 강용액은 정류 열교환 코일(21)을 지나고 냉매증기 입구관(24)으로 들어온 냉매증기는 강용액과의 열교환에 의해 상당량의 수증기가 응축되어 응축수로 되며, 더욱 농도가 높아진 암모니아 냉매증기는 냉매 출구관(25)을 통해 응축기(2)로 보내진다.
그러나 상기와 같은 종래의 정류기는 냉매 유량이 클 경우 냉매증기 입구관 (24)및 라시그 링(23)에 의한 압력손실이 크게되어 응축수가 역류하는 현상이 발생하며,냉매증기의 유속에 의해 응축수의 일부가 벽면을 타고 응축기로 유입되어 전체 시스템의 성능을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 정류기 내부의 냉매증기 입구관를 제거하여 압력손실에 의한 응축수의 역류를 방지하고 냉매증기의 순도를 높일 수 있는 암모니아 흡수식 히트펌프의 정류기를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 재생기, 응축기, 증발기, 용액가열 재생기, 아너라이저, 상기 아너라이저 상부에 연결관으로 연결되게 횡으로 설치된 정류기 등으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프에 있어서, 상기 정류기는 정류기 셀과, 상기 정류기 셀 내에 설치된 정류 열교환 코일과, 상기 정류기셀 내에 일부 공간이 생기도록 상기 정류 열교환 코일이 설치된 부위에 충진되는 코일과, 상기 코일이 소정 형태를 이루도록 지지하기 위한 메시와, 상기 정류기 셀 상단에 설치된 냉매출구관과, 상기 정류기 셀 하단에 설치된 리플럭스관으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프의 정류기가 제공된다.
도 1은 일반적인 암모니아 흡수식 히트펌프의 구성도
도 2는 종래의 정류기를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 정류기를 나타낸 정면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 재생기 2 : 응축기
3 : 증발기 5 : 아너라이저
21 : 정류 열교환 코일 22 : 정류기 셀
25 : 냉매 출구관 31 : 코일
34 : 차단판
도 2는 본 발명에 따른 정류기를 나타낸 구성도로서, 정류기(11)는 정류 열교환코일 (21)과, 정류기 셀(Shell)(22)과, 상기 정류기 셀(22)의 내부에 충진된 코일(31)과, 상기 코일을 소정의 형태로 지지하기 위한 메시(Mesh)(33)와, 상기 정류기 셀과 아너라이저(5)의 상측 사이에 연결된 연결관(32)과, 상기 정류기 셀에 연결된 냉매출구관(25) 및 리플럭스(Reflux)관(26)과, 상기 냉매 출구관에 인접하여 설치된 차단판(34)등으로 구성되어 있다.
상기 충진재인 코일(31)은 정류기 셀(22)내부에 가득 채워지지 않고 냉매증기 출구측인 도면상 좌측부분과 정류기 셀(22)의 하단부에는 공간(35)이 형성되어 있다.
따라서 재생기(1)를 지난 냉매증기가 아너라이저(5)를 지나면서 상부 강용액관(27)으로 부터 유하되는 강용액과 열 및 물질 전달을 수행하며 1차적으로 냉매의 순도가 높아지고, 강용액은 용액가열 재생기(4)유입되며, 이때 분배판(28)은 강용액을 아너라이저(5)의 상부에 골고루 분배시켜 주는 역할을 한다.
한편 용액펌프에 의해 펌핑된 강용액이 정류 열교환 코일(21)을 지나는 동안 연결관(32)을 통해 정류기 셀(22)내로 들어온 냉매증기는 강용액과의 열교환에 이루면서 상당량의 수증기가 응축되어 응축수로 되며, 더욱 농도가 높아진 암모니아 냉매증기는 냉매 출구관(25)을 통해 응축기(2)로 보내진다.
이때 본발명에서는 충진재로 코일(31)을 사용함은 물론 상기 코일(31)이 공간(35)을 제외한 부분에만 충진되어 정류기 셀(22)안에 완전히 차 있지않고 또한 냉매증기 입구관이 정류기 셀(22)내에는 설치되어 있지 않으므로 냉매 유량이 큰 경우에도 압력 손실이 작아 응축수가 역류하는 현상이 일어나지 않는다.
그리고 냉매 출구관에 인접하여 설치된 차단판(34)은 냉매증기의 유속에 의해 응축수의 일부가 벽면을 타고 응축기로 유입되는 것을 막아준다.
본 발명은 정류기 내부에 있던 냉매증기 입구관을 제거하고 충진재가 없는 공간을 형성하는 수단에 의해 냉매유량이 큰 경우에도 압력손실에 의한 응축수의 역류를 방지할 수 있게되고 응축수의 일부가 벽면을 타고 응축기로 유입되는 것을 막아 냉매증기의 순도를 높임으로서 시스템의 성능을 향상시킬 수 있게된다.
Claims (3)
- 재생기, 응축기, 증발기, 용액가열 재생기, 아너라이저, 상기 아너라이저 상부에 연결관으로 연결되게 횡으로 설치된 정류기 등으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프에 있어서, 상기 정류기는정류기 셀과, 상기 정류기 셀 내에 설치된 정류 열교환 코일과, 상기 정류기셀 내에 일부 공간이 생기도록 상기 정류 열교환 코일이 설치된 부위에 충진되는 코일과, 상기 코일이 소정 형태를 이루도록 지지하기 위한 메시와, 상기 정류기 셀 상단에 설치된 냉매출구관과, 상기 정류기 셀 하단에 설치된 리플럭스관으로 구성된 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 정류기.
- 제1항에 있어서, 상기 정류기 셀 내부에 충진된 코일의 하부와 냉매 출구관 하부에 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 정류기
- 제1항에 있어서, 상기 상기 냉매 출구관에 인접하여 응축수의 일부가 응축기로 유입되는 것을 방지하는 차단판을 설치한 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 정류기
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