KR200364978Y1

KR200364978Y1 - The packing material for analyzer of absorption heat pump

Info

Publication number: KR200364978Y1
Application number: KR20-1999-0001057U
Authority: KR
Inventors: 조현철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2004-10-21
Also published as: KR20000016183U

Abstract

본 고안은 암모니아 흡수식 히트펌프에 관한 것으로 히트펌프의 구성요소중 하나인 애너라이저의 충진재 구조를 변경하여 애너라이저에 용액이 쌓이는 플루딩 현상(Flooding)을 방지하고 이로부터 시스템의 안정성과 성능을 향상시키는 것이다.The present invention relates to an ammonia absorption heat pump, which changes the structure of the filler of an analyser, which is one of the components of the heat pump, to prevent the fluid from accumulating on the analyser, thereby improving the stability and performance of the system. It is to let.

본 고안의 흡수식 히트펌프의 애너러이저 충진재는 냉매증기와 강용액이 접촉되는 임의의 면적을 가지며, 이 면적은 스파이어럴 형상의 연속적인 간극으로 형성되어 외부면을 형성하는 스프링 충진재로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 애너라이저에 용액이 쌓이는 현상을 줄여 시스템의 안전성과 성능의 신뢰성이 향상된다.The analyser filler of the absorption heat pump of the present invention has an arbitrary area where the refrigerant vapor and the steel solution contact each other, and this area is formed of a spring filler that forms an outer surface by forming a continuous gap of a spiral shape. It is done. This reduces the build-up of fluid in the analyzer and increases the safety and performance of the system.

Description

The packing material for analyzer of absorption heat pump

본 고안은 암모니아 흡수식 히트펌프에 관한 것으로서, 더 상세하게는 히트펌프의 구성요소중 하나인 애너라이저의 충진재 구조를 변경하여 애너라이저에 용액이 쌓이는 플루딩 현상(Flooding)을 방지하고 이로부터 시스템의 안정성과 성능을 향상시키는 것이다.The present invention relates to an ammonia absorption heat pump, and more particularly, to change the structure of the filler of an analyser, which is one of the components of the heat pump, to prevent the fluid from accumulating on the analyser and thereby It is to improve stability and performance.

일반적으로 암모니아 흡수식 히트펌프 사이클은 도 1과 같이 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 용액가열재생기(4), 애너라이저(5), 수냉흡수기(6), 용액냉각흡수기(7), GAX흡수기/재생기(8), 냉매열교환기(9)로 크게 구성되며 작동원리는 다음과 같다.In general, the ammonia absorption heat pump cycle is a regenerator (1), a condenser (2), an evaporator (3), a solution heating regenerator (4), an analyzer (5), a water cooling absorber (6), a solution cooling absorber ( 7), GAX absorber / regenerator (8), refrigerant heat exchanger (9) largely consists of the principle of operation as follows.

재생기(1) 에서는 냉매인 암모니아를 분리 시키는데 버너(10)의 열을 가해주면 암모니아 농도가 약한 용액인 약용액이 얻어진다.In the regenerator 1, when the burner 10 is heated to separate ammonia, which is a refrigerant, a chemical solution having a low ammonia concentration is obtained.

이 용액은 GAX흡수기/재생기(8) 상단부로 보내지기 전에 용액가열재생기(4)를 지나면서 재생과정의 일부를 담당하게 되는데, 이러한 과정을 통하여 재생기(1)에서 냉매 재생에 필요한 열량이 감소하게 된다.This solution passes through the solution heating regenerator 4 before it is sent to the upper end of the GAX absorber / regenerator 8 and is responsible for a part of the regeneration process. This process reduces the amount of heat required for regeneration of the refrigerant in the regenerator 1. do.

재생기(1) 에서 발생된 냉매 증기에는 암모니아와 물의 비등점 차가 크지 않은 관계로 수분이 상당량 포함되어 있으므로 용액가열재생기(4), 애너라이저(5)를 차례로 지나면서 재생기 칼럼 상부로 부터 떨어지는 강용액과 접촉하면서 1차적으로 냉매 증기의 순도가 높아지며, 정류기(11)에서 암모니아 냉매 증기의 농도를 보다 증가시켜 응축기(2)로 보낸다. 이 냉매 증기는 응축기(2)에서 냉각수에 의해 응축되어 액냉매로 되어진다.Since the refrigerant vapor generated in the regenerator 1 contains a considerable amount of water because the difference in boiling point between ammonia and water is not large, the strong solution falling from the top of the regenerator column while passing through the solution heating regenerator 4 and the analyzer 5 and The purity of the refrigerant vapor is first increased while contacting, and the concentration of the ammonia refrigerant vapor is further increased in the rectifier 11 and sent to the condenser 2. This refrigerant vapor is condensed by the cooling water in the condenser 2 to become a liquid refrigerant.

한편 응축기(2)로 부터 냉매열교환기(9)를 지난 액냉매는 증발기(3)에서 다시 증발되어 냉매 증기를 생성하는데 이때 필요한 열량은 실내기로 부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어오는 냉수로 부터 공급받게 된다.On the other hand, the liquid refrigerant passing through the refrigerant heat exchanger (9) from the condenser (2) is evaporated again in the evaporator (3) to generate refrigerant vapor. At this time, the required amount of heat is cooled from the indoor unit and the temperature is raised from the incoming cold water. Will be supplied.

그리고 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기로 보내져 냉방을 수행하게 된다. 증발된 냉매 증기는 냉매열교환기(9)를 거쳐 수냉흡수기(6) 하부로 유입되어 흡수기 상부로 부터 액막을 이루면서 떨어지는 약용액에 흡수되어 진다.The cold water deprived of heat is sent back to the indoor unit after cooling to perform cooling. The vaporized refrigerant vapor flows into the lower portion of the water cooling absorber 6 through the refrigerant heat exchanger 9 and is absorbed by the falling chemical solution while forming a liquid film from the upper portion of the absorber.

이 흡수기는 수냉흡수기(6), 용액냉각흡수기(7), GAX흡수기/재생기(8) 세부분으로 구성되며, 수냉흡수기(6)는 냉각수에 의해 약용액에 흡수되면서 발생하는 흡수열을 외기로 방출하며, 용액냉각흡수기(7)는 재생기(1)로 부터 보내져 온 약용액과 열교환을 하여 재생기(1)로 유입되는 강용액의 온도를 높여주며, GAX흡수기/재생기(8)는 "A" 부분에서 분지된 용액과 약용액과의 열교환에 의해 냉매 증기를 일부 발생시켜 재생기(1)에서 냉매 발생에 필요한 열량을 감소시켜 준다.The absorber is composed of a water cooling absorber (6), a solution cooling absorber (7), and a GAX absorber / regenerator (8). The water cooling absorber (6) absorbs the heat of absorption generated by cooling water into the chemical solution to the outside air. The solution cooling absorber (7) exchanges heat with the chemical solution sent from the regenerator (1) to increase the temperature of the steel solution entering the regenerator (1), and the GAX absorber / regenerator (8) is "A". Partial refrigerant vapor is generated by heat exchange between the branched solution and the medicinal solution, thereby reducing the amount of heat required to generate the refrigerant in the regenerator 1.

그리고 흡수기 하단부에서는 흡수가 완료된 강용액은 용액탱크(12)로 보내지며 용액펌프(13)에 의해 다시 펌핑되어 정류기로 보내진다. 또한 냉매열교환기(9)는 응축기(2)로 부터 나온 액냉매와 증발기(3)로 부터 나온 냉매 증기와의 열교환을 통하여 액냉매를 증발기(3)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 흡수현상을 원활하게 한다.At the lower end of the absorber, the absorbed steel solution is sent to the solution tank 12 and pumped again by the solution pump 13 to the rectifier. In addition, the refrigerant heat exchanger (9) lowers the liquid refrigerant close 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) to facilitate the absorption phenomenon. Let's do it.

도 2는 애너라이저(5)의 개략도 이다. 애너라이저(5)에는 충진재(14)가 채워져 있으며, 이 애너라이저(5)측으로는 재생기(1)에서 발생된 냉매 증기 C1이 용액가열재생기(4)를 지나 애너라이저(5) 하단부로 유입되며, 용액냉각흡수기(8)를 지난 강용액 P1이 애너라이저(5) 상단부에서 유입된다. 따라서 하단부에서 상승하는 냉매 증기 C1과 열 및 물질 전달을 통하여 냉매 증기의 농도를 1차적으로 높여서 정류기로 보낸다.2 is a schematic diagram of an analyzer 5. Filler 14 is filled in the analyzer 5, and refrigerant vapor C1 generated in the regenerator 1 flows into the lower part of the analyzer 5 through the solution heating regenerator 4 to the analyzer 5 side. The strong solution P1 passing through the solution cooling absorber 8 flows in from the upper end of the analyzer 5. Therefore, the concentration of the refrigerant vapor is primarily increased through the heat and mass transfer with the refrigerant vapor C1 rising from the lower portion and sent to the rectifier.

한편 애너라이저(5)를 지난 강용액 P1은 충진재(14)를 거쳐 밑으로 내려와 용액가열재생기(4)로 유입된다. 이때 애너라이저(5) 안에 있는 분배판(15)은 애너라이저(5) 상단부에서 강용액 P1을 충진재(14) 위로 고르게 분배하여 흐르게 하는 역할을 한다.Meanwhile, the steel solution P1 passing through the analyser 5 descends through the filler 14 and flows into the solution heating regenerator 4. At this time, the distribution plate 15 in the analyzer 5 serves to evenly distribute the steel solution P1 over the filler 14 at the upper end of the analyzer 5.

애너라이저(5)에 채워지는 종래의 충진재(14)는 도 3과 같이 조각링(Raschig Ring) 형태의 특성을 갖는다.The conventional filler 14 filled in the analyser 5 has a characteristic of a raschig ring shape as shown in FIG.

암모니아 흡수식 히트펌프에서는 소형화가 주요 과제인데, 그중에서도 애너라이저(5)의 높이가 시스템의 높이를 결정하는 중요한 요소이며, 특히 냉매의 유속이 빠른 경우 그 만큼 유량이 많아져 플루딩 현상이 나타난다.In the ammonia absorption heat pump, miniaturization is a major problem. Among them, the height of the analyzer 5 is an important factor determining the height of the system. Particularly, when the flow rate of the refrigerant is high, the flow rate increases so much that the fluidization phenomenon appears.

이에따라 애너라이저(5)의 증기 유량은 플루딩 유량의 50-80%의 범위내에서 설계하며, 또한 플루딩 현상에 영향을 주는 인자는 내부에 충진되는 충진재(14)가 대표적이다. 따라서 충진재(14)의 선정은 대단히 중요한 요인으로 취급한다.Accordingly, the steam flow rate of the analyzer 5 is designed within the range of 50-80% of the fluid flow rate, and a factor influencing the fluidization phenomenon is typically the filler 14 filled therein. Therefore, the selection of the filler 14 is regarded as a very important factor.

재생기(1) 에서 발생된 냉매 증기 C1과 애너라이저(5) 상부에서 떨어지는 강용액 P1과의 충분한 열전달 및 물질 전달 접촉 면적을 확보하기 위하여 채워지는 종래의 충진재(14)의 형태는, 길이 6mm, 공극률 79%,단위체적당 표면적 790㎡인 조각 링 모양의 충진재를 사용한다.The conventional filler material 14, which is filled to ensure sufficient heat transfer and mass transfer contact area between the refrigerant vapor C1 generated in the regenerator 1 and the steel solution P1 falling from the upper part of the analyzer 5, has a length of 6 mm, Filling ring-shaped filler with 79% porosity and 790㎡ of surface area per unit volume is used.

실험적으로 애너라이저의 내경이 95.7㎜ 이고 냉매유량 55㎏/h, 강용액 유량 55㎏/h의 조건에서 애너라이저 상단부 위로 용액이 쌓이는 플루딩 현상이 발생 하였는데, 이는 충진재(14)의 형상이 뚫려 있지만 격막을 가지고 있으므로 그만큼 용액의 유동에 순응성을 주지 못하고 장애를 주어서 일어나는 것으로 예측할 수 있다.Experimentally, the inner diameter of the analyzer was 95.7mm, and the fluid accumulation phenomenon occurred on the upper part of the analyzer under the condition of the coolant flow rate 55kg / h and the liquid solution flow rate 55kg / h, which caused the shape of the filler 14 to be drilled. However, since it has a diaphragm, it can be predicted to occur due to impediment to the flow of the solution.

애너라이저 상단부 위로 용액이 쌓이는 플루딩 현상의 심화는 시스템의 운전을 불안정하게 하며, 용액이 응축기로 역류하여 시스템의 성능에 치명적인 영향을 미친다.Intensification of fluid accumulation, which builds up above the top of the analyser, makes the operation of the system unstable, and the solution flows back into the condenser, which has a fatal effect on the performance of the system.

그러나 애너라이저 충진재로 사용하는 종래의 충진재 형태는 기본적으로 냉매증기와 용액의 충분한 열 및 물질 전달 접촉 면적을 확보하기 위해 제공 되었음에도 불구하고 그 형태가 조각링의 형태로서 유체 유동에 간섭을 일으켜 유속과 유량 변동에 따라 용액이 쌓이는 플루딩 현상을 일으키는 문제점이 있었다.However, although the conventional filler type used as an analyser filler is basically provided to ensure sufficient heat and mass transfer contact area of the refrigerant vapor and the solution, it is a form of sculpting that interferes with the fluid flow and thus the flow rate and There was a problem that causes the fluid to accumulate due to the flow rate variation.

따라서 본 고안의 목적은 에너라이저 내부에 충진되는 충진재의 형태를 바꿔 용액이 쌓이는 플루딩 현상을 방지하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to prevent the fluidization phenomenon that the solution is accumulated by changing the shape of the filler filled in the innerizer.

도 1은 일반적인 흡수식 히트펌프 사이클 개략도.1 is a schematic diagram of a typical absorption heat pump cycle.

도 2는 종래 흡수식 히트펌프의 애너라이저 개략도.2 is a schematic diagram of an analyzer of a conventional absorption heat pump.

도 3은 종래의 애너라이저 충진재의 모형도.3 is a schematic view of a conventional analyser filler.

도 4는 본 고안에 따른 애너라이저 개략도.4 is an schematic diagram of an analyzer according to the present invention.

도 5는 본 고안에 따른 애너라이저 충진재의 모형도.5 is a model diagram of an analyser filler according to the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

1:재생기 2:응축기1: regenerator 2: condenser

3:증발기 4:용액가열재생기3: evaporator 4: solution heating regenerator

5:애너라이저(analyzer) 6:수냉흡수기5: analyzer 6: water-cooled absorber

7:용액냉각흡수기 8:GAX흡수기/재생기7: Solution Cooling Absorber 8: GAX Absorber / Regenerator

11:정류기 14:조각링 충진재(Rasching Ring Packing)11: Rectifier 14: Rasching Ring Packing

15:분배판 16:간극15: Distribution 16: gap

17:외부면 18:스프링 충진재(Spring Packing)17: Outer side 18: Spring packing (Spring Packing)

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 냉매 증기와 용액의 열 및 물질 전달 접촉 면적을 확보하기 위해 애너라이저 내부에 충진재를 채워서 이루어지는 흡수식 히트펌프의 애너라이저 충진재에 있어서;A feature of the present invention for achieving the above object is in the analyser filler of the absorption heat pump formed by filling the inside of the analyzer to ensure the heat and mass transfer contact area of the refrigerant vapor and the solution;

상기 충진재는,The filler,

냉매 증기와 강용액의 열 및 물질전달 면적을 가지는 스파이어럴 형상의 연속적인 간극으로 형성되는 외부면으로 이루어지는 스프링 충진재인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the spring filler made of the outer surface formed of a spiral-shaped continuous gap having the heat and mass transfer area of the refrigerant vapor and the steel solution.

선택적으로 스프링 충진재는 길이 8㎜, 공극률 86%, 단위체적당 표면적 983㎡인 것을 특징으로 한다.Optionally, the spring filler has a length of 8 mm, a porosity of 86%, and a surface area of 983 m 2 per unit volume.

이와같이 흡수식 히트펌프 애너라이저 내부에 스프링 충진재를 충진 시키면 에너라이저에 용액이 쌓이는 플루딩 현상을 줄일 수 있어 시스템의 안정성과 성능을 향상시킬 수 있다.In this way, by filling the spring filler inside the absorbent heat pump analyser, it is possible to reduce the fluid accumulation phenomenon in the energizer, thereby improving the stability and performance of the system.

본 고안의 실시예에 의한 흡수식 히트펌프의 애너라이저 충진재 형태는 도 4와 같으며, 도 5는 충진재의 확대 모형 이다.The shape of the analyzer of the absorption heat pump according to an embodiment of the present invention is the same as that of Figure 4, Figure 5 is an enlarged model of the filler.

애너라이저(5)에 채워지는 충진재(18)의 형태는 냉매 증기와 강용액의 열 및 물질 전달 면적을 가지는 스파이어럴 형상의 연속적인 간극(16)으로 형성되는 외부면(17)이 있고, 이 간극(16)이 유체 접촉에 따라 수축/팽창하는 스프링 충진재(18)의 형태로서, 이 스프링 충진재(18)는 길이 8㎜, 공극률 86%, 단위체적당 표면적 983㎡인 형태로 만든다.The form of filler 18 filled in the analyzer 5 has an outer surface 17 formed by a continuous gap 16 in a spiral shape having heat and mass transfer areas of refrigerant vapor and steel solution. The spring filler 18 is in the form of a spring filler 18 in which the gap 16 shrinks / expands upon contact with the fluid, which has a length of 8 mm, a porosity of 86%, and a surface area per unit volume of 983 m 2.

도 4와 같이 재생기(1)에서 발생된 냉매 증기가 용액가열재생기(4)를 지나 애너라이저(5) 하단부로 유입되고, 용액냉각흡수기(7)를 지난 강용액 P1이 애너라이저(5) 상단부에서 유입되어 하단부를 통해 상승하는 냉매 증기 C1과 열 및 물질전달을 통하여 냉매 증기의 농도를 1차적으로 높여서 정류기(11)로 보낼 경우, 애너라이저(5)에 충진된 스프링 충진재(18)는 재생기에서 발생된 냉매 증기 C1과 애너라이저 상부에서 떨어지는 강용액 P1과의 충분한 열 및 물질전달 접촉 면적을 확보하게 된다.As shown in FIG. 4, the refrigerant vapor generated from the regenerator 1 flows through the solution heating regenerator 4 to the lower part of the analyzer 5, and the strong solution P1 passing through the solution cooling absorber 7 is the upper part of the analyzer 5. In the case of the refrigerant vapor C1 flowing into the lower part and rising to the rectifier 11 by primarily increasing the concentration of the refrigerant vapor through heat and mass transfer, the spring filler 18 filled in the analyzer 5 is regenerator. Sufficient heat and mass transfer contact area between the refrigerant vapor C1 generated at and the strong solution P1 falling from the upper part of the analyzer is secured.

이 스프링 충진재(18)는 길이 6mm, 공극률 79%, 단위체적당 표면적 790㎡인 조각링 모양의 종래 충진재(14)와 비교할 때 열 및 물질전달 접촉 면적이 동일한 조건에서 적어질 수 있지만 더 많은 공극률과 표면적 그리고 길이를 조절한 길이 8㎜, 공극률 86%, 단위체적당 표면적 983㎡인 형태로 만들었을 때, 플루딩 현상을 줄이면서 안정된 열 및 물질전달 접촉 면적을 확보할 수 있었다.This spring filler 18 has a smaller porosity and heat transfer contact area under the same conditions as compared to the conventional filler 14, which has a length of 6 mm, a porosity of 79% and a surface area of 790 m2 per unit volume. When the surface area and length were adjusted to 8 mm, porosity 86%, and surface area per unit volume of 983㎡, it was possible to secure stable heat and mass transfer contact area while reducing the fluidization phenomenon.

스프링 충진재(18)는 스파이어럴 형상에 의해 임의의 간극(16)을 만들어 이 간극(16)을 통한 용액의 유동이 가능하도록 되어 있으며, 애너라이저(5) 안에서 유속과 유량에 따라 간극(16)이 줄어들거나 신장될 수도 있다. 따라서 조각링 형태로 경직된 충진재의 모형 보다는 유속이나 유량 변동에 순응성 충진재로 쓰일 수 있다.The spring filler 18 is made of a spiral shape to allow any gap 16 to flow through the gap 16 so that the gap 16 may be changed according to the flow rate and flow rate in the analyzer 5. May be reduced or elongated. Therefore, it can be used as a compliant filler for fluctuations in flow rate or flow rate rather than a model of rigid filler in the form of engraving.

그러나 간극(16)의 수축/팽창은 일어나지 않아도 된다. 간극(16) 사이로의 액의 유동성만 주면 용액 쌓임이 심화되는 현상을 줄일 수 있기 때문이다.However, the contraction / expansion of the gap 16 does not have to occur. This is because only the fluidity of the liquid between the gaps 16 can reduce the phenomenon of solution accumulation.

이와같이 본 고안은 애너라이저 내부에 스프링 충진재를 충진 시켜 애너라이저에 용액이 쌍이는 현상을 방지하고 이로 인해 시스템의 안전성을 높히고 시스템 성능의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.As such, the present invention fills the spring filler in the analyser to prevent the solution from pairing to the analyser, thereby increasing the safety of the system and improving the reliability of the system performance.

Claims

An analyzer of an absorption type heat pump comprising filling a filler inside an analyser to secure a heat and mass transfer contact area between a refrigerant vapor and a solution;

The filler has an arbitrary area where the refrigerant vapor is in contact with the steel solution, and the area is formed of a spring filler which is formed in a continuous gap of a spiral shape to form an outer surface. .

The method of claim 1,

An analyser filler for absorption heat pumps with a length of 8 mm, a porosity of 86% and a surface area of 983 m2 per unit volume.