KR20180122832A

KR20180122832A - 보조 열교환기가 설치된 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기

Info

Publication number: KR20180122832A
Application number: KR1020170056920A
Authority: KR
Inventors: 강용태; 양미나; 이수경
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2018-11-14

Abstract

발명의 실시예에 따른 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기는 저온 재생기와 고온 재생기는 병렬로 연결되어 있으며, 저온 열교환기와 고온 열교환기는 각각의 재생기 입구 측에 설치되고, 각 재생기에서 사용된 열원을 회수하여 보조 열교환기를 통해 열교환이 이루어진다.

Description

보조 열교환기가 설치된 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기{Hybrid double effect absorption chiller with auxiliary heat exchangers}

본 발명은 2중 효용 흡수식 냉동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보조 열교환기를 통해 효과적으로 성능이 향상되며 다중 열원을 가지는 고효율 2중 효용 흡수식 냉동기에 관한 것이다.

일반적으로, 2중 효용 흡수식 냉동기는 재생기와 열교환기가 두 개씩 구비되어 있으며 흡수기로부터 연결되는 방식에 따라 직렬, 병렬, 역흐름 연결로 나누어진다. 본 발명에서는 다중 열원을 가지는 병렬 흐름의 2중 효용 흡수식 냉동기를 개발했으며, 흡수기에서 저온 열교환기를 지나 저온 재생기로 들어가기 전에 용액이 분배되어 일부는 저온 재생기로, 일부는 고온 재생기로 들어가게 된다.

상기 흡수기에서는 증발기로부터 배출된 냉매 증기가 희용액에 흡수되며, 흡수 과정에서 발생된 열은 냉각수를 통해 획득된다. 희용액은 흡수기에서 냉매 증기를 흡수하며 농용액으로 된다. 농용액은 저온 재생기를 통과하며 냉매 증기를 재생시키고 중용액이 되어 배출된다. 동시에, 농용액은 고온 재생기를 통과하며 냉매 증기를 재생시키고 희용액이 되어 배출된다. 희용액은 냉매를 적게 포함하는 용액, 농용액은 냉매를 많이 포함하는 용액을 의미하며 중용액은 그 사이의 농도를 갖는 용액을 뜻한다.

등록특허 10-0608410호(발명의 명칭 : 이중효용 흡수식 냉동기)

2중 효용 흡수식 냉동기는 기존에 발명이 이루어져 국내에 상용화가 되어 있으며, 2중 효용의 낮은 성능계수를 개선하기 위해 3중 효용 흡수식 냉동기에 대한 연구가 이루어져 왔지만 여러 문제점으로 상용화되지 못하고 있다. 본 발명의 목적은, 기존의 상용화된 2중 효용 흡수식 냉동기에서 효율적인 배열로 알려져 있는 병렬연결의 배열을 갖는 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기의 낮은 성능계수를 개선하고 에너지 이용 효율을 높이고자 함에 있다.

본 발명은 병렬연결의 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기에서 재생기에 사용되는 다중 열원을 회수하고, 흡수식 냉동기의 성능을 크게 높일 수 있는 효과적인 보조 열교환기의 위치를 선정하여 성적계수를 개선하고 에너지 이용 효율을 높일 수 있다.

상기와 같은 보조 열교환기를 통해 배출되는 열을 최소한으로 줄이게 되어 에너지 손실 방지 효과가 있으며, 병렬연결의 2중 효용이 아닌 다른 배열의 흡수식 냉동기에서도 활용될 수 있어 성능 개선 및 에너지 이용 효율 향상 효과를 얻을 수 있게 한다.

도면 1에 나타낸 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기는 흡수기(ABS), 증발기(EVA), 응축기(CON), 고온 재생기(HTG), 저온 재생기(LTG)와 고온 열교환기(HHX), 저온 열교환기(LHX), 보조 열교환기(AHX1, AHX2)로 이루어져 있다. 재생기의 열원으로는 제1 열원과 제2 열원이 있으며, 이는 배기가스, 엔진 냉각수 등이 될 수 있다. 2중 효용 흡수식 냉동기의 냉매는 물이며 흡수제는 리튬브로마이드이다. 흡수제에 냉매가 흡수되어 있는 용액을 물-리튬브로마이드 용액이라 칭하며, 흡수기를 통과하여 냉매를 흡수한 상태의 용액은 농용액, 저온 재생기(LTG)를 통해 재생된 상태의 용액은 중용액, 고온 재생기(HTG)를 통해 재생된 상태의 용액은 희용액이라 칭한다. 흡수기(ABS)를 지나며 냉매를 흡수한 농용액의 일부는 제1 분기점을 통해 제1 보조 열교환기(AHX1)에서 열교환을 하고 제1 합류점에서 합류되며, 합류된 농용액은 저온 열교환기(LHX)를 통해 저온 재생기(LTG)에서 재생을 마친 중용액과 열교환을 한다. 저온 열교환기(LHX)를 통과한 농용액의 일부는 제2 분기점을 통해 고온 재생기(HTG)로 빠져나가며, 나머지 농용액은 저온 재생기(LTG)로 흐른다. 제2 분기점을 통해 빠져나온 농용액은 고온 열교환기(HHX)를 통해 고온 재생기(HTG)에서 재생을 마친 희용액과 열교환을 하며, 농용액의 일부는 제3 분기점을 통해 제2 보조 열교환기(AHX2)에서 열교환을 하고 제2 합류점에서 합류한다. 합쳐진 농용액은 고온 재생기(HTG)에서 제1 열원으로부터 열 공급을 받아 냉매를 재생하며, 재생된 냉매증기는 냉매증기 배관을 통해 빠져나간다. 저온 재생기(LTG)로 흘러간 농용액은 고온 재생기(HTG)에서 재생된 냉매증기와 제2 열원으로부터 열 공급을 받아 냉매를 재생하며, 재생된 냉매증기는 응축기(CON)를 통해 응축된다. 응축된 냉매는 팽창밸브를 거쳐 증발기(EVA)로 들어가며 냉수로부터 열을 빼앗는다. 냉각수는 흡수기(ABS)와 응축기(CON)를 차례로 흐르면서 열을 빼앗게 되며, 이는 흡수기(ABS)와 응축기(CON)에 각각 병렬로 동시에 흐를 수도 있다.

도면 2는 도면 1에 제3 보조 열교환기(AHX3)가 추가된 2중 효용 흡수식 냉동기를 나타낸다. 제2 보조 열교환기(AHX2)의 열원으로 쓰이고 배출되는 제1 열원의 온도가 높을 경우 제3 보조 열교환기(AHX3)의 열원으로 추가 회수 후 이용이 가능하다. 흡수기에서 제1 분기점을 통해 빠져나온 농용액의 일부는 제4 분기점을 통해 제3 보조 열교환기(AHX3)에서 열교환을 하고 제4 합류점에서 합류하게 된다. (제1 분기점, 제4 분기점)과 (제1 합류점, 제4 합류점, 제2 분기점)의 순서는 2중 효용 흡수식 냉동기의 성능계수를 최대화하기 위한 유량 분배에 따라 달라질 수 있다.

Claims

저온 재생기와 고온 재생기는 병렬로 연결되어 있으며, 저온 열교환기와 고온 열교환기는 각각의 재생기 입구 측에 설치되고, 각 재생기에서 사용된 열원을 회수하여 보조 열교환기를 통해 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기.
제1항에 있어서,
상기 고온 재생기의 열원은 고온, 고압의 배기가스이며 상기 저온 재생기의 열원은 중온의 엔진 냉각수와 고온 재생기에서 배출되는 냉매 증기가 되는 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기.
제1항에 있어서,
상기 보조 열교환기에서는 고온 재생기를 통과한 배기가스와 흡수기에서 나온 농용액 일부와의 열교환, 저온 재생기의 열원으로 작용하는 고온 재생기에서 재생된 냉매 증기와 흡수기에서 나온 농용액의 일부와의 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 2중 효용 흡수식 냉동기.