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Doppeleffekt-Warmwasserkühler
1.Allgemeine Beschreibung
Der DoppeleffektHeißwasser-LiBrAbsorptionskältemaschinen sind umweltfreundliche zentrale Klimaanlagen, die Warmwasser mittlerer Temperatur (üblicherweise über 85 °C) als Wärmequelle zur Erzeugung von Kaltwasser (üblicherweise 7 °C) nutzen. Sie zeichnen sich durch die Umwandlung von niederwertiger Wärmeenergie (wie industrieller Abwärme, Solarthermie oder Fernwärmerücklaufwasser) in hochwertige Kühlleistung aus und sind daher ein wichtiger Bestandteil der kaskadierenden Energienutzung und Abwärmerückgewinnung.
2. Funktionsprinzip und Flussdiagramm
2.1Funktionsprinzip
Bei der Flüssigkeitsverdampfung handelt es sich um einen Phasenwechsel- und Wärmeabsorptionsprozess. Je niedriger der Druck, desto geringer die Verdampfung.
Beispielsweise beträgt die Verdampfungstemperatur von Wasser bei einem Druck von einer Atmosphäre 100 °C, bei einem Druck von 0,00891 Atmosphären sinkt sie auf 5 °C. Durch die Schaffung einer Niederdruckumgebung und die Verwendung von Wasser als Verdampfungsmedium kann Niedertemperaturwasser mit einer dem aktuellen Druck entsprechenden Sättigungstemperatur gewonnen werden. Durch die kontinuierliche Zufuhr von flüssigem Wasser und die Aufrechterhaltung des Niederdrucks kann Niedertemperaturwasser mit der erforderlichen Temperatur kontinuierlich bereitgestellt werden.
Der LiBr-Absorptionskühler nutzt je nach den Eigenschaften der LiBr-Lösung die Wärme von Dampf, Gas, heißem Wasser und anderen Medien als Antriebsquelle und realisiert die Verdampfung, Absorption und Kondensation des Kältemittels sowie den Lösungsbildungsprozess im Vakuumkreislauf, sodass der Niedertemperaturverdampfungsprozess des Kältemittels fortgesetzt werden kann. Dies bedeutet, dass die Funktion der kontinuierlichen Bereitstellung von Niedertemperatur-Kältewasser durch die Wärmequelle realisiert werden kann.
2.2 Flussdiagramm
Das Funktionsprinzip eines Warmwasserkühlers ist in Abb. dargestellt.1-1.
Das Kühlwasser aus dem Kondensator absorbiert die Wärme des gekühlten Wassers und senkt seine Temperatur auf den Sollwert. Anschließend verdampft das Kühlwasser zu Dampf und gelangt in den Absorber. Die konzentrierte Lösung im Absorber absorbiert Dampf, wird zu einer verdünnten Lösung und gibt Absorptionswärme ab, die durch Kühlwasser abgeführt wird, um die Absorptionsfähigkeit der Lösung aufrechtzuerhalten. Die im Absorber erzeugte verdünnte Lösung wird von einer Lösungspumpe zu einem Niedertemperatur-Wärmetauscher gefördert, wo sie erhitzt wird und dann in den LTG gelangt. Im LTG wird die verdünnte Lösung durch im HTG erzeugten primären Kältemitteldampf auf Siedepunkt erhitzt und erzeugt den sekundären Kältemitteldampf. Gleichzeitig wird die verdünnte Lösung zu einer Zwischenlösung konzentriert und von einer weiteren Lösungspumpe gefördert. Nach der Erwärmung durch den Hochtemperatur-Wärmetauscher gelangt sie in den HTG und wird mit heißem Wasser auf Siedepunkt erhitzt, dann zu einer dicken Lösung konzentriert und erzeugt primären Kältemitteldampf. Der im LTG erzeugte sekundäre Kältemitteldampf und der primäre Kältemitteldampf werden nach dem Eintritt in den Kondensator durch Kühlwasser gekühlt und zu Kühlwasser kondensiert. Durch ein U-Rohr gelangt es in die Verdampfer-Wasserplatte, und die konzentrierte Lösung kehrt zum Absorber zurück, wo der kontinuierliche Kreislaufprozess wie oben beschrieben wiederholt wird. Kühlwasser wird verwendet, um die Mediumtemperatur im Absorber und Kondensator zu senken. Nach dem Erhitzen wird es an das Kühlturmsystem angeschlossen und nach dem Abkühlen zur Zirkulation in die Einheit zurückgeführt.
Feige.1-1 Prozessflussdiagramm
2.3Hauptkomponenten und Funktionen
1. Generator
Generierungsfunktion:Der Generator ist die Energiequelle desKühlerDie Wärmequelle gelangt in den Generator und erhitzt die verdünnte LiBr-Lösung. Das Wasser in der verdünnten Lösung verdampft in Form von Kältemitteldampf und gelangt in den Kondensator. Gleichzeitig konzentriert sich die verdünnte Lösung zu einer konzentrierten Lösung.
Der Generator verfügt über eine Rohrbündelstruktur und besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Mantel, Dampfkammer, Wasserkammer und Prallplatte. Als Behälter mit dem höchsten Druck innerhalb des Wärmepumpensystems weist der Generator ein Innenvakuum von nahezu Null auf (einen Mikrounterdruck).
2. Kondensator
Kondensatorfunktion:Der Kondensator ist eine Wärmeerzeugungseinheit. Kältemitteldampf aus dem Generator gelangt in den Kondensator und erwärmt das Warmwasser auf eine höhere Temperatur. Dadurch wird der Heizeffekt erzielt. Nachdem der Kältemitteldampf das Warmwasser erwärmt hat, kondensiert er in Form von Kältemitteldampf und gelangt in den Verdampfer.
Der Kondensator ist als Rohrbündel ausgeführt und besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Mantel, Wasserspeichertank und Wasserkammer. Normalerweise sind Kondensator und Generator direkt durch Rohre miteinander verbunden, sodass zwischen ihnen im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht.
3. Verdampfer
Verdampferfunktion:Der Verdampfer dient der Abwärmerückgewinnung. Kühlwasser aus dem Kondensator verdampft von der Oberfläche des Wärmeübertragungsrohrs, entzieht dem im Rohr befindlichen Kühlwasser Wärme und kühlt es ab. So wird Abwärme zurückgewonnen. Der von der Oberfläche des Wärmeübertragungsrohrs verdampfende Kältemitteldampf gelangt in den Absorber.
Der Verdampfer ist in Rohrbündelbauweise ausgeführt und besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Mantel, Prallplatte, Tropfschale, Sprinkler und Wasserkammer. Der Arbeitsdruck des Verdampfers beträgt etwa 1/10 des Generatordrucks.
4. Absorber
Absorberfunktion:Der Absorber ist eine Wärmeerzeugungseinheit. Kältemitteldampf aus dem Verdampfer gelangt in den Absorber und wird dort von der konzentrierten Lösung absorbiert. Die konzentrierte Lösung wird zu einer verdünnten Lösung, die per Pumpe in den nächsten Kreislauf gefördert wird. Während der Kältemitteldampf von der konzentrierten Lösung absorbiert wird, entstehen große Mengen absorbierter Wärme, die das Warmwasser auf eine höhere Temperatur erwärmen. Dadurch wird der Heizeffekt erzielt.
Der Absorber weist eine Rohrbündelstruktur auf und besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Mantel, Spülrohr, Sprüher und Wasserkammer. Der Absorber ist der Behälter mit dem niedrigsten Druck innerhalb des Wärmepumpensystems und ist der stärksten Belastung durch nicht kondensierbare Luft ausgesetzt.
5. Wärmetauscher
Wärmetauscherfunktion:Der Wärmetauscher ist eine Abwärmerückgewinnungseinheit, die zur Rückgewinnung der Wärme in der LiBr-Lösung verwendet wird. Die Wärme in der konzentrierten Lösung wird vom Wärmetauscher zur Verbesserung der thermischen Effizienz auf die verdünnte Lösung übertragen.
Der Wärmetauscher verfügt über eine Plattenstruktur, einen hohen thermischen Wirkungsgrad und einen deutlichen Energiespareffekt.
6. Automatisches Luftspülsystem
Systemfunktion:Das Entlüftungssystem pumpt die nicht kondensierbare Luft aus der Wärmepumpe ab und hält ein Hochvakuum aufrecht. Während des Betriebs fließt die verdünnte Lösung mit hoher Geschwindigkeit und erzeugt einen lokalen Unterdruckbereich um die Ejektordüse. Dadurch wird die nicht kondensierbare Luft aus der Wärmepumpe gepumpt. Das System arbeitet gleichzeitig mit der Wärmepumpe. Während die Wärmepumpe in Betrieb ist, sorgt das automatische System für ein Hochvakuum im Inneren und gewährleistet so Systemleistung und maximale Lebensdauer.
Das Luftspülsystem ist ein System, das aus Ejektor, Kühler, Ölfalle, Luftzylinder und Ventil besteht.
7.Lösungspumpe
Die Lösungspumpe dient zum Fördern der LiBr-Lösung und sichert den normalen Fluss flüssiger Arbeitsmedien innerhalb der Wärmepumpe.
Bei der Lösungspumpe handelt es sich um eine vollständig gekapselte Kreiselpumpe mit Spaltrohr, die keinerlei Flüssigkeitslecks aufweist, geräuscharm ist, einen hohen Explosionsschutz bietet, minimalen Wartungsaufwand erfordert und eine lange Lebensdauer hat.
8. Kältemittelpumpe
Die Kältemittelpumpe dient der Förderung von Kältemittelwasser und sorgt für die normale Besprühung des Verdampfers mit Kältemittelwasser.
Bei der Kältemittelpumpe handelt es sich um eine vollständig gekapselte Kreiselpumpe mit Spaltrohr, die keinerlei Flüssigkeitslecks aufweist, geräuscharm ist, einen hohen Explosionsschutz bietet, minimalen Wartungsaufwand erfordert und eine lange Lebensdauer hat.
9. Vakuumpumpe
Die Vakuumpumpe wird zum Vakuumspülen in der Startphase und zum Luftspülen in der Betriebsphase verwendet.
Die Vakuumpumpe verfügt über ein Drehschieberrad. Der Schlüssel zu ihrer Leistung liegt im Vakuumölmanagement. Die Vermeidung von Ölemulsierung wirkt sich deutlich positiv auf die Luftspülleistung aus und trägt zur Verlängerung der Lebensdauer bei.
10.Schaltschrank
Als Steuerzentrale der LiBr-Wärmepumpe beherbergt der Schaltschrank die wichtigsten Bedienelemente und elektrischen Komponenten.
Abwärmerückgewinnung.Energie ErhaltungundEmission Reduktion
Es kann zur Rückgewinnung von NT-Warmwasser oder ND-Dampf bei der Wärmekrafterzeugung, bei der Ölförderung, in der Petrochemie, im Stahlbau, in der chemischen Verarbeitung usw. eingesetzt werden. Es kann Flusswasser, Grundwasser oder andere natürliche Wasserquellen nutzen und NT-Warmwasser in HT-Warmwasser für Fernwärme- oder Prozesswärmezwecke umwandeln.
Intelligente Steuerung und einfache Bedienung
Vollautomatische Steuerung, ermöglicht Ein-/Ausschalten per Knopfdruck, Lastregulierung, Kontrolle der Lösungskonzentrationsgrenze und Fernüberwachung.
Künstliches intelligentes Steuerungssystem KI (V5.0)
■Vollautomatische Steuerungsfunktionen
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) verfügt über leistungsstarke und umfassende Funktionen, wie z. B. Ein-Tasten-Start/Herunterfahren, Zeitsteuerung zum Ein-/Ausschalten, ausgereiftes Sicherheitsschutzsystem, mehrere automatische Anpassungen, Systemverriegelung, Expertensystem, Mensch-Maschine-Dialog (mehrsprachig), Schnittstellen zur Gebäudeautomation usw.
■VollständigEinheitAnomalie-Selbstdiagnose und Schutzfunktion
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) verfügt über 34 Selbstdiagnose- und Schutzfunktionen bei Störungen. Je nach Schweregrad der Störung ergreift das System automatische Maßnahmen. Dies soll Unfälle verhindern, den Arbeitsaufwand minimieren und einen dauerhaften, sicheren und stabilen Betrieb des Kühlers gewährleisten.
■EinzigartiglLadungaAnpassungfSalbung
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) verfügt über eine einzigartige Lastanpassungsfunktion, die eine automatische Anpassung der Kälteleistung an die tatsächliche Last ermöglicht. Diese Funktion trägt nicht nur zur Verkürzung der An- und Abschaltzeit sowie der Verdünnungszeit bei, sondern trägt auch zu weniger Leerlauf und Energieverbrauch bei.
■Einzigartiges Lösungszirkulationsvolumen Steuerungstechnik
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) nutzt eine innovative ternäre Steuerungstechnologie zur Regelung des Lösungszirkulationsvolumens. Traditionell wird zur Steuerung des Lösungszirkulationsvolumens ausschließlich der Flüssigkeitsstand des Generators herangezogen. Diese neue Technologie kombiniert die Vorteile von Konzentration und Temperatur der konzentrierten Lösung mit dem Flüssigkeitsstand im Generator. Gleichzeitig wird eine fortschrittliche frequenzvariable Steuerungstechnologie für die Lösungspumpe eingesetzt, um ein optimales zirkulierendes Lösungsvolumen zu erreichen. Diese Technologie verbessert die Betriebseffizienz und reduziert Anlaufzeit und Energieverbrauch.
■Kontrolle der LösungskonzentrationTechnologie
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) nutzt eine einzigartige Konzentrationskontrolltechnologie, um die Konzentration und das Volumen der konzentrierten Lösung sowie die Warmwassermenge in Echtzeit zu überwachen und zu steuern. Dieses System kann den Kühler unter sicheren und stabilen Bedingungen mit hoher Konzentration halten, die Betriebseffizienz des Kühlers verbessern und Kristallisation verhindern.
■Intelligente automatische LuftsäubernFunktion
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) kann den Vakuumzustand in Echtzeit überwachen und die nicht kondensierbare Luft automatisch ablassen.
■Einzigartige Verdünnungsstopp-Steuerung
Dieses Steuerungssystem (AI, V5.0) kann die Betriebszeit verschiedener Pumpen für den Verdünnungsbetrieb je nach Konzentration der konzentrierten Lösung, Umgebungstemperatur und verbleibendem Kältemittelwasservolumen steuern. Dadurch kann nach dem Abschalten eine optimale Konzentration für den Kühler aufrechterhalten werden. Kristallisation wird verhindert und die Neustartzeit des Kühlers 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, Einstellung. Aufzeichnungen historischer Betriebsereignisse können gespeichert werden.
■EinheitFehlermanagementsystem
Bei gelegentlichen Fehlern auf der Bedienoberfläche kann das Steuerungssystem (AI, V5.0) den Fehler lokalisieren, detailliert beschreiben, eine Lösung vorschlagen und Hinweise zur Fehlerbehebung geben. Die Klassifizierung und statistische Analyse historischer Fehler erleichtert die Wartung durch die Bediener.
