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Doppeleffekt-Warmwasserkühler
1. Allgemeine Beschreibung
Der DoppeleffektWarmwasser LiBrAbsorptionskältemaschinen sind umweltfreundliche zentrale Klimageräte, die mittelwarmes Wasser (typischerweise über 85 °C) als Wärmequelle nutzen, um Kaltwasser (typischerweise 7 °C) zu erzeugen. Sie eignen sich hervorragend zur Umwandlung von Niedertemperaturwärme (wie industrieller Abwärme, Solarthermie oder Fernwärmerücklaufwasser) in hochwertige Kühlleistung und sind daher ein wichtiger Bestandteil von Kaskadensystemen zur Energienutzung und Abwärmerückgewinnung.
2. Funktionsprinzip und Ablaufdiagramm
2.1Funktionsprinzip
Die Verdunstung von Flüssigkeiten ist ein Phasenübergangs- und Wärmeaufnahmeprozess. Je niedriger der Druck, desto geringer die Verdunstung.
Unter Normaldruck (1 Atmosphäre) beträgt die Verdampfungstemperatur von Wasser beispielsweise 100 °C, während sie bei einem Druck von 0,00891 Atmosphären auf 5 °C sinkt. Lässt sich eine Niederdruckumgebung erzeugen und Wasser als Verdampfungsmedium verwenden, kann man Wasser mit einer Sättigungstemperatur entsprechend dem aktuellen Druck gewinnen. Bei kontinuierlicher Zufuhr von flüssigem Wasser und stabiler Aufrechterhaltung des Niederdrucks lässt sich kontinuierlich Wasser mit der gewünschten Temperatur bereitstellen.
Die LiBr-Absorptionskältemaschine nutzt, abhängig von den Eigenschaften der LiBr-Lösung, die Wärme von Dampf, Gas, Heißwasser und anderen Medien als Energiequelle. Sie realisiert die Verdampfung, Absorption und Kondensation des Kältemittelwassers sowie die Lösungserzeugung im Vakuumkreislauf, wodurch die Niedertemperaturverdampfung des Kältemittelwassers fortgesetzt werden kann. Dies ermöglicht die kontinuierliche Bereitstellung von Niedertemperatur-Kaltwasser durch die Wärmequelle.
2.2 Flussdiagramm
Das Funktionsprinzip eines Warmwasserkühlers ist in Abb. 1 dargestellt.1-1.
Das Kältemittelwasser aus dem Kondensator absorbiert die Wärme des Kühlwassers und senkt dessen Temperatur auf den Sollwert. Anschließend verdampft es und gelangt in den Absorber. Die konzentrierte Lösung im Absorber absorbiert den Dampf, verdünnt sich und gibt Absorptionswärme ab, die vom Kühlwasser abgeführt wird, um die Absorptionsfähigkeit der Lösung aufrechtzuerhalten. Die im Absorber erzeugte verdünnte Lösung wird mittels einer Lösungspumpe zum Niedertemperatur-Wärmetauscher gefördert, wo sie erhitzt wird und anschließend in den Niedertemperatur-Gasgenerator (LTG) eintritt. Im LTG wird die verdünnte Lösung durch den im Hochtemperatur-Gasgenerator (HTG) erzeugten primären Kältemitteldampf zum Sieden erhitzt, wodurch sekundärer Kältemitteldampf entsteht. Gleichzeitig wird die verdünnte Lösung zu einer Zwischenlösung konzentriert und mittels einer weiteren Lösungspumpe gefördert. Nach der Erhitzung durch den Hochtemperatur-Wärmetauscher gelangt sie in den HTG, wird dort mit heißem Wasser zum Sieden erhitzt und anschließend zu einer dickflüssigen Lösung konzentriert, wodurch primärer Kältemitteldampf entsteht. Der im LTG erzeugte sekundäre Kältemitteldampf und der primäre Kältemitteldampf werden nach dem Eintritt in den Kondensator durch Kühlwasser gekühlt und zu Kältemittelwasser kondensiert. Über ein U-förmiges Rohr gelangt die Lösung in die Verdampferplatte. Die konzentrierte Lösung fließt zurück zum Absorber und durchläuft dort den oben beschriebenen Kreislauf. Kühlwasser dient zur Senkung der Medientemperatur in Absorber und Kondensator. Nach der Erwärmung wird es dem Kühlturm zugeführt und nach der Abkühlung wieder in die Anlage zurückgeführt.
Feige.1-1 Prozessablaufdiagramm
2.3Hauptkomponenten und Funktionen
1. Generator
Generierungsfunktion:Der Generator ist die Stromquelle desKühlerDie Wärmequelle strömt in den Generator und erhitzt die verdünnte LiBr-Lösung. Das Wasser in der Lösung verdampft als Kältemitteldampf und gelangt in den Kondensator. Gleichzeitig konzentriert sich die verdünnte Lösung zu einer konzentrierten Lösung.
Der Generator ist als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt und besteht aus Wärmetauscherrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Dampfkammer, Wasserkammer und Prallplatte. Als Hochdruckbehälter innerhalb des Wärmepumpensystems weist der Generator ein nahezu verschwindendes Vakuum (einen Mikro-Unterdruck) auf.
2. Kondensator
Kondensatorfunktion:Der Kondensator dient der Wärmeerzeugung. Kältemitteldampf aus dem Generator strömt in den Kondensator und erhitzt das Warmwasser auf eine höhere Temperatur. Dadurch wird der Heizeffekt erzielt. Nachdem der Kältemitteldampf das Warmwasser erhitzt hat, kondensiert er und gelangt in den Verdampfer.
Der Kondensator ist als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt und besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Wasserspeicher und Wasserkammer. Normalerweise sind Kondensator und Generator direkt über Rohrleitungen miteinander verbunden, sodass in beiden Bereichen im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht.
3. Verdampfer
Verdampferfunktion:Der Verdampfer dient der Abwärmerückgewinnung. Kältemittelwasser aus dem Kondensator verdampft an der Oberfläche des Wärmetauscherrohrs, entzieht dem Kältemittelwasser im Inneren Wärme und kühlt es ab. So wird Abwärme zurückgewonnen. Der von der Oberfläche des Wärmetauscherrohrs verdampfende Kältemitteldampf gelangt in den Absorber.
Der Verdampfer ist als Rohrbündelverdampfer ausgeführt und besteht aus Wärmetauscherrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Prallplatte, Tropfschale, Sprinkleranlage und Wasserkammer. Der Betriebsdruck des Verdampfers beträgt etwa ein Zehntel des Generatordrucks.
4. Absorber
Absorberfunktion:Der Absorber ist eine Wärmeerzeugungseinheit. Kältemitteldampf aus dem Verdampfer tritt in den Absorber ein und wird dort von der konzentrierten Lösung absorbiert. Die konzentrierte Lösung wird verdünnt und anschließend in den nächsten Kreislauf gepumpt. Während der Absorption des Kältemitteldampfes durch die konzentrierte Lösung wird eine große Wärmemenge aufgenommen, die das Warmwasser auf eine höhere Temperatur erwärmt. Dadurch wird der Heizeffekt erzielt.
Der Absorber, ein Rohrbündelwärmetauscher, besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Spülrohr, Sprühdüse und Wasserkammer. Er ist das Niederdruckgefäß im Wärmepumpensystem und ist daher der größten Belastung durch nicht kondensierbare Luft ausgesetzt.
5. Wärmetauscher
Funktion des Wärmetauschers:Der Wärmetauscher dient der Abwärmenutzung und wird zur Rückgewinnung der Wärme aus der LiBr-Lösung eingesetzt. Die Wärme der konzentrierten Lösung wird mittels des Wärmetauschers an die verdünnte Lösung übertragen, um die thermische Effizienz zu verbessern.
Der Wärmetauscher verfügt über eine Plattenstruktur, einen hohen thermischen Wirkungsgrad und einen bemerkenswerten Energiespareffekt.
6. Automatisches Luftspülsystem
Systemfunktion:Das Entlüftungssystem ist bereit, die nicht kondensierbare Luft aus der Wärmepumpe zu entfernen und ein Hochvakuum aufrechtzuerhalten. Im Betrieb strömt die verdünnte Lösung mit hoher Geschwindigkeit und erzeugt so eine lokale Unterdruckzone um die Ejektordüse. Dadurch wird die nicht kondensierbare Luft aus der Wärmepumpe abgesaugt. Das System arbeitet parallel zur Wärmepumpe. Während des Betriebs der Wärmepumpe trägt das automatische System dazu bei, ein hohes Vakuum im Inneren aufrechtzuerhalten und so die Systemleistung und eine maximale Lebensdauer zu gewährleisten.
Das Luftspülsystem ist ein System, das aus Ejektor, Kühler, Ölabscheider, Luftzylinder und Ventil besteht.
7.Lösungspumpe
Die Lösungspumpe dient dazu, die LiBr-Lösung zuzuführen und den normalen Fluss der flüssigen Arbeitsmedien innerhalb der Wärmepumpe sicherzustellen.
Die Lösungspumpe ist eine vollständig gekapselte Kreiselpumpe, die sich durch absolute Dichtheit, geringe Geräuschentwicklung, hohe Explosionsschutzleistung, minimalen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer auszeichnet.
8. Kältemittelpumpe
Die Kältemittelpumpe dient dazu, Kältemittelwasser zuzuführen und die normale Besprühung des Verdampfers mit Kältemittelwasser sicherzustellen.
Die Kältemittelpumpe ist eine vollständig gekapselte Kreiselpumpe, die sich durch absolute Dichtheit, geringe Geräuschentwicklung, hohe Explosionsschutzleistung, minimalen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer auszeichnet.
9. Vakuumpumpe
Die Vakuumpumpe wird zur Vakuumspülung in der Anfahrphase und zur Luftspülung in der Betriebsphase verwendet.
Die Vakuumpumpe verfügt über ein Drehschieberrad. Entscheidend für ihre Leistungsfähigkeit ist das Vakuumölmanagement. Die Verhinderung der Ölemulgierung wirkt sich deutlich positiv auf die Entlüftungsleistung aus und trägt zur Verlängerung der Lebensdauer bei.
10.Elektroschrank
Als Steuerzentrale der LiBr-Wärmepumpe beherbergt der Schaltschrank die wichtigsten Steuerungselemente und elektrischen Komponenten.
Abwärmenutzung.Energie Erhaltung&Emission Reduktion
Es kann zur Rückgewinnung von Niedertemperatur-Abwasser oder Niederdruckdampf in der Wärmekraftwerkstechnik, der Ölförderung, der petrochemischen Industrie, der Stahlindustrie, der chemischen Verarbeitung usw. eingesetzt werden. Es kann Flusswasser, Grundwasser oder andere natürliche Wasserquellen nutzen und Niedertemperatur-Heißwasser in Hochtemperatur-Heißwasser für die Fernwärmeversorgung oder Prozesswärme umwandeln.
Intelligente Steuerung und einfache Bedienung
Vollautomatische Steuerung, ermöglicht Ein-/Ausschalten per Knopfdruck, Lastregelung, Kontrolle der Lösungskonzentration und Fernüberwachung.
Künstliches intelligentes Steuerungssystem (KI) (V5.0)
■Vollautomatische Steuerungsfunktionen
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) zeichnet sich durch leistungsstarke und umfassende Funktionen aus, wie z. B. Ein-Tasten-Start/Abschaltung, zeitgesteuertes Ein-/Ausschalten, ausgereiftes Sicherheitsschutzsystem, mehrfache automatische Anpassung, Systemverriegelung, Expertensystem, Mensch-Maschine-Dialog (mehrsprachig), Schnittstellen zur Gebäudeautomation usw.
■VollständigEinheitFunktion zur Selbstdiagnose von Anomalien und zum Schutz vor diesen,
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) verfügt über 34 Funktionen zur Selbstdiagnose und zum Schutz vor Störungen. Je nach Schweregrad der Störung ergreift das System automatisch entsprechende Maßnahmen. Dies dient der Unfallverhütung, minimiert den Arbeitsaufwand und gewährleistet einen dauerhaft sicheren und stabilen Betrieb der Kältemaschine.
■EinzigartiglLadeaAnpassungfSalbung
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) verfügt über eine einzigartige Lastanpassungsfunktion, die die Kälteleistung automatisch an die tatsächliche Last anpasst. Diese Funktion trägt nicht nur zur Reduzierung von An- und Abschaltzeiten sowie Verdünnungszeiten bei, sondern verringert auch Leerlaufzeiten und den Energieverbrauch.
■Einzigartiges Lösungszirkulationsvolumen Steuerungstechnik
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) nutzt eine innovative ternäre Regelungstechnik zur Anpassung des Lösungsdurchflusses. Bisher wurden zur Regelung des Lösungsdurchflusses lediglich Parameter des Flüssigkeitsstands im Generator herangezogen. Diese neue Technologie kombiniert die Vorteile von Konzentration und Temperatur der konzentrierten Lösung mit denen des Flüssigkeitsstands im Generator. Gleichzeitig sorgt eine fortschrittliche Frequenzregelung der Lösungspumpe für einen optimalen Lösungsdurchfluss. Diese Technologie verbessert die Betriebseffizienz und reduziert Anlaufzeit und Energieverbrauch.
■LösungskonzentrationskontrolleTechnologie
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) nutzt eine einzigartige Konzentrationsregelungstechnologie zur Echtzeitüberwachung und -steuerung von Konzentration und Volumen der konzentrierten Lösung sowie des Warmwasservolumens. Dieses System gewährleistet einen sicheren und stabilen Betrieb des Kaltwassersatzes auch bei hohen Konzentrationen, verbessert dessen Effizienz und verhindert Kristallisation.
■Intelligente automatische LuftsäubernFunktion
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) ermöglicht die Echtzeitüberwachung des Vakuumzustands und die automatische Abführung der nicht kondensierbaren Luft.
■Einzigartige Verdünnungsstoppsteuerung
Dieses Steuerungssystem (AI, V5.0) regelt die Laufzeit der verschiedenen Pumpen, die für den Verdünnungsvorgang benötigt werden, abhängig von der Konzentration der konzentrierten Lösung, der Umgebungstemperatur und dem verbleibenden Kältemittelwasservolumen. Dadurch wird nach dem Abschalten eine optimale Konzentration für den Kaltwassersatz aufrechterhalten. Kristallisation wird verhindert und die Wiederanlaufzeit des Kaltwassersatzes verkürzt.
■Arbeitsparameter-Managementsystem
Über die Schnittstelle dieses Steuerungssystems (AI, V5.0) kann der Bediener für 12 kritische Parameter der Kältemaschinenleistung folgende Vorgänge durchführen: Echtzeitanzeige, Korrektur und Einstellung. Betriebsereignisse können protokolliert werden.
■EinheitFehlermanagementsystem
Wird auf der Bedienoberfläche eine Fehlermeldung angezeigt, kann dieses Steuerungssystem (KI, V5.0) den Fehler lokalisieren und detailliert beschreiben sowie eine Lösung oder Hinweise zur Fehlerbehebung vorschlagen. Zur Unterstützung der Wartungsarbeiten durch die Bediener können Klassifizierungen und statistische Analysen der Fehlerhistorie durchgeführt werden.
