KR100781880B1

KR100781880B1 - 흡수식 냉온수기

Info

Publication number: KR100781880B1
Application number: KR1020070010931A
Authority: KR
Inventors: 남상철; 정진희; 조현욱; 김양훈
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2007-12-05
Also published as: CN101236031A; CN101236031B

Abstract

본 발명은 흡수식 냉온수기에 관한 것으로서, 흡수기에서 배출된 희용액 중에서 용액냉각흡수기로 유동하는 희용액의 양과 냉매드레인열교환기로 유동하는 희용액의 양에 따른 분배비를 조절함으로써, 흡수식 냉온수기의 열효율을 향상시킬 수 있게 구성한 흡수식 냉온수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 흡수식 냉온수기는 흡수기에서 배출된 희용액이 용액냉각흡수기를 지나 고온재생기로 유동하는 분기관과, 흡수기에서 냉매드레인열교환기를 거쳐 고온재생기로 연장된 희용액배관을 구비하며, 상기 흡수기에서 배출된 희용액이 상기 분기관을 따라 용액냉각흡수기로 유입되는 양과 상기 희용액배관을 따라 냉매드레인열교환기로 유입되는 양의 분배비가 0.8:0.2에서 0.9:0.1인 것을 기술적 특징으로 한다.

흡수식 냉온수기, 용액냉각흡수기, 냉매드레인열교환기, 희용액, COP

Description

흡수식 냉온수기{Absorption Chiller}

도 1은 종래의 기술에 따른 흡수식 냉온수기의 개념도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 흡수식 냉온수기의 개념도이며,

도 3은 흡수액 순환량 분배비에 따른 COP(coefficient of performance)을 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 고온재생기 21 : 응축기

31 : 증발기 32 : 흡수기

40 : 저온열교환기 50 : 고온열교환기

100 : 흡수식 냉온수기 110 : 냉매드레인열교환기

111 : 연장관 120 : 용액냉각흡수기

121 : 제1 농용액배관 123 : 제2 농용액배관

125 : 분기관 130 : 배기가스열교환기

131 : 배기관

본 발명은 흡수식 냉온수기에 관한 것으로서, 특히, 흡수기에서 배출된 희용액 중에서 용액냉각흡수기로 유동하는 희용액의 양과 냉매드레인열교환기로 유동하는 희용액의 양에 따른 분배비를 조절함으로써, 흡수식 냉온수기의 열효율을 향상시킬 수 있게 구성한 것이다.

도면에서, 도 1은 종래의 기술에 따른 흡수식 냉온수기의 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 흡수식 냉온수기(1)는 LPG, LNG 등과 같은 가스를 열원으로 사용하여 흡수액 냉매로 이루어진 냉방사이클을 운전하는 것으로서, 전기를 에너지원으로 사용하는 냉온수기와는 다르게 일차적으로 열에너지를 이용하기 때문에 하절기에 과다한 전력부하를 해소하고, 또한 폐열을 이용한 열병합시스템의 활용 등과 같이 다양한 장점을 가지고 있다.

이와 같은 흡수식 냉온수기의 구성을 살펴보면, 흡수식 냉온수기를 구성하는 증발기흡수기동체(30)는 증발기(31) 및 흡수기(32)를 함께 구비하며, 고온재생기(10)에는 버너(11)가 수용된다.

상기 흡수기(32)에서 상기 고온재생기(10)로 연장된 희용액배관(83)에는 흡수액펌프(72), 저온열교환기(40) 및 고온열교환기(50)가 순서대로 설치된다. 그리고 저온재생기응축기동체(20)는 저온재생기(23)와 응축기(21)가 함께 구비되어 있다.

그리고 상기 고온재생기(10)에서 저온재생기(23)로 연장된 관은 냉매증기관(81)이고, 상기 응축기(21)에서 상기 증발기(31)로 연장된 관은 냉매액 유하 관(82)이며, 상기 흡수기(32)로 유입되는 관은 냉각수관(86)이다.

상기와 같이 구성한 흡수식 냉온수기의 운전 시, 상기 고온재생기(10)의 버너(11)에서 연료가스(LPG, LNG)가 연소하면, 상기 흡수기(32)에서 흘러온 리튬브로마이드 수용액(계면활성제 포함)과 같은 희용액이 가열되어 비등하고, 냉매증기가 희용액에서 분리된다. 이와 같이 가열되면서 희용액은 분리되어 농축된다. 냉매증기는 냉매증기관(81)을 따라 이동하여 상기 저온재생기(23)로 유입된다. 그리고 상기 고온재생기(10)에서 고온열교환기(50)을 거쳐 저온재생기(23)로 들어온 중간용액은 저온재생기(23)에서 가열되어 냉매증기가 분리되고, 분리된 냉매증기는 상기 응축기(21)로 흐른다. 상기 응축기(21)에서는 상기 저온재생기(23)로부터 흘러들어온 냉매증기가 냉매액으로 응축되어 상기 증발기(31)로 이동한다.)

상기 증발기(31)에서는 냉매펌프(71)의 작동에 의해서 냉매액이 산포된다. 그리고 상기 증발기(31)에서 기화한 냉매증기는 상기 흡수기(32)로 흘러 산포된 흡수액에 흡수된다. 한편, 상기 고온재생기(10)에서 냉매증기가 분리되어 농도가 상승한 중간용액은 중간용액배관(84), 고온열교환기(50)를 거쳐서 상기 저온재생기(23)로 흐른다.

상기 중간용액은 상기 고온재생기(10)로부터 유입된 냉매증기가 내부에 흐르고 있는 가열기(25)에 의해서 가열된다. 그리고 상기 중간용액으로부터 냉매증기가 분리되어 흡수액의 농도는 더욱 상승한다. 상기 저온재생기(23)에서 가열된 농용액은 농용액배관(85)에 유입되고 상기 저온열교환기(40)를 거쳐서 상기 흡수기(32)로 흘러, 흡수기 산포장치(35)에서 상기 냉각수관(86)에 적하된다.

그리고, 흡수액은 상기 증발기(31)를 경유하여 들어오는 냉매증기를 흡수하여 농도가 낮아진다. 농도가 낮아진 흡수액은 상기 흡수액펌프(72)의 구동력에 의하여 저온열교환기(40) 및 고온열교환기(50)에서 예열되어 고온재생기(10)로 유입된다. 도면에 미설명된 도면부호 13은 버너에 연료를 공급하는 연료탱크이며, 15는 버너로 연소공기를 공급하는 송풍기이다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술에 따른 흡수식 냉온수기의 열효율을 향상시키기 위해 발명된 것으로서, 냉매드레인열교환기와 용액냉각흡수기를 추가 설치하여 흡수액 및 냉매의 이동경로를 합리적으로 구성하여 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 흡수기에서 배출되는 희용액의 분배비를 조절하여 냉매드레인열교환기와 용액냉각흡수기의 열효율을 향상시킬 수 있게 구성한 흡수식 냉온수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

아래에서, 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 양호한 실시예를 첨부한 도면 을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 흡수식 냉온수기의 개념도이며, 도 3은 흡수액 순환량 분배비에 따른 COP을 나타낸 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 흡수식 냉온수기(100)는 저온재생기(23)에서 중간용액을 재생하고 남은 응축냉매의 현열을 회수하는 냉매드레인열교환기(110)와, 흡수기(32) 출구에서 유출되는 희용액을 이용하여 농용액의 열을 회수하는 용액냉각흡수기(120)를 포함한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 흡수식 냉온수기에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 고온재생기(10)에서 저온재생기(23)로 들어온 중간용액은 저온재생기(23)에서 냉매증기를 냉매액으로 응축시킨다. 응축된 냉매액은 저온재생기(23)에서 냉매드레인열교환기(110)를 거쳐 응축기(21)로 연장된 연장관(111)을 따라 응축기(21)로 유입된다.

그리고 흡수기(32)에서 상기 고온재생기(10)로 연장된 희용액배관(83)은 냉매드레인열교환기(110)와 고온열교환기(50)를 거쳐 고온재생기(10)로 유입된다. 따라서 냉매드레인열교환기(110)에서는 저온재생기(23)에서 유출된 응축된 냉매액과 흡수기(32)에서 유출된 일부의 희용액이 상호 열교환한다.

한편, 저온재생기(23)에서 가열된 농용액 일부는 제1 농용액배관(121)을 따라 저온열교환기(40)를 거쳐 용액냉각흡수기(120)로 유입되며, 나머지 일부는 용액냉각흡수기(120)로 바로 연결된 제2 농용액배관(123)을 따라 용액냉각흡수기(120)로 유입된다.

또한 흡수기(32)와 냉매드레인열교환기(110)의 사이에 위치한 희용액배관(83)에는 분기관(125)이 분기되어 용액냉각흡수기(120)를 지나 저온열교환기(40)로 연장된 후 고온열교환기(50)를 거쳐 고온재생기(10)로 연장된다. 여기에서 분기관(125)을 따라 유동한 일부의 희용액이 저온열교환기(40)를 거쳐 고온열교환기(50)로 유입됨에 있어서, 희용액배관(83)을 따라 냉매드레인열교환기(110)를 지나온 일부의 희용액과 합류되어 고온열교환기(50)로 진행한다.

한편, 고온재생기(10)에는 버너(11)가 장착되어 연료를 연소시키면서, 희용액에서 냉매증기가 분리되어 농도가 진한 중간용액으로 농축된다. 이 과정 중, 버너(11)에서는 연료가 연소하면서 고온의 배기가스가 발생하게 된다. 한편 배기관(131)은 상기 버너(11)에서 배기가스열교환기(130)를 지나 대기 중으로 연장된다. 따라서 상기 배기가스가 배기관(131)을 따라 유동하면서, 배기가스열교환기(130)를 지나가는 희용액배관(83)을 따라 유동하는 희용액과 열교환 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기(100)에 있어서, 냉매드레인열교환기(110)와 용액냉각흡수기(120)의 열효율을 보다 향상시키기 위해서는, 흡수기(32)에서 배출되는 희용액이 분기관(125)을 따라 용액냉각흡수기(120)로 유입되는 양과 희용액배관(83)을 따라 냉매드레인열교환기(110)로 유동하는 양을 적절히 조절하여야 최적의 열교환 효율을 구현할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 흡수기(32)에서 배출되는 희용액이 분기관(125)을 따라 용액냉각흡수기(120)로 유입되는 양과 희용액배관(83)을 따라 냉매드레인열교환기(110)로 유동하는 양을 변화시키면서, COP(coefficient of performance)변화를 측정하였을 때에, 분배비 즉 용액냉각흡수기(120)로 유입되는 희용액의 양 대 냉매드레인열교환기(110)로 유입되는 희용액의 양이 0.8:0.2에서 0.9:0.1일 때의 범위 내에 COP가 가장 양호함을 알 수 있다.

도 3에 도시된 그래프 상에서의 최적 분배비는 0.85:0.15일때 COP가 약 1.276정도로 나타났으나, 최적 분배비는 흡수식 열교환기의 조건에 따라 유동적이기 때문에, 양호한 COP를 얻기 위한 희용액의 분배범위는 0.8:0.2에서 0.9:0.1이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 흡수식 냉온수기는 COP의 최고치를 구현할 수 있도록 흡수기에서 배출되는 분기관을 따라 용액냉각흡수기로 유입되는 양과 희용액이 희용액배관을 따라 냉매드레인열교환기로 유동하는 양을 조절하는 것으로서, 희용액 상태의 흡수액의 분배비를 적절히 조절함으로써, 흡수식 냉온수기의 열효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 흡수식 냉온수기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims

흡수기에서 배출된 희용액이 용액냉각흡수기를 지나 고온재생기로 유동하는 분기관과, 흡수기에서 냉매드레인열교환기를 거쳐 고온재생기로 연장된 희용액배관을 구비하며,

상기 흡수기에서 배출된 희용액이 상기 분기관을 따라 용액냉각흡수기로 유입되는 양과 상기 희용액배관을 따라 냉매드레인열교환기로 유입되는 양의 분배비가 0.8:0.2에서 0.9:0.1인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.