Zweistufige Warmwasser-Absorptionskältemaschine

2.1Funktionsprinzip

Die verdünnte Lösung im Absorber wird von der Lösungspumpe gefördert, im Wärmetauscher erhitzt und gelangt anschließend in den Generator. Dort wird sie durch das Arbeitswasser zum Sieden erhitzt, wodurch Kältemitteldampf entsteht, während die Lösung zu einem Konzentrat eingeengt wird.

Der im Generator erzeugte Kältemitteldampf wird durch Kühlwasser gekühlt und kondensiert über U-förmige Rohre in die Verdampferwasserplatte zu Kältemittelwasser.

Aufgrund des niedrigen Drucks im Verdampfer wird Kältemittelwasser von einer Kältemittelpumpe angesaugt und auf die Verdampferrohre gesprüht. Es entzieht dem Kühlwasser Wärme, verdampft und senkt dadurch dessen Temperatur im Rohr, wodurch die Kühlung erfolgt.

Die konzentrierte Lösung aus dem Generator fließt durch einen Wärmetauscher in den Absorber, wo sie auf die Absorberrohre tropft. Durch das zirkulierende Kühlwasser in den Rohren gekühlt, absorbiert sie Kältemitteldampf aus dem Verdampfer und wird so zu einer verdünnten Lösung. Dadurch nimmt die konzentrierte Lösung kontinuierlich den vom Verdampfer erzeugten Kältemitteldampf auf und hält den Verdampfungsprozess im Verdampfer aufrecht. Die verdünnte Lösung, die den Kältemitteldampf absorbiert hat, wird zur erneuten Konzentration zurück zum Generator gepumpt. Damit ist ein Kältekreislauf abgeschlossen. Durch die kontinuierliche Wiederholung dieses Prozesses liefert der Verdampfer kontinuierlich Kaltwasser mit niedriger Temperatur für Klimaanlagen oder industrielle Kühlanwendungen.

Die zweistufige Warmwasseranlage besteht aus zwei Generatoren, zwei Kondensatoren, zwei Verdampfern und zwei Absorbern. Die Lösung durchströmt nacheinander den oberen und unteren Generator sowie den oberen und unteren Absorber. Warmwasser, Kaltwasser und Kühlwasser zirkulieren im Gegenstrom, wodurch ein Wärmeaustausch im Gegenstromverfahren entsteht.

Durch die rationale Verteilung der Kälteleistung im gesamten Kreislauf, die Optimierung der Temperaturdifferenzen und die Wahl geeigneter Temperatur-, Druck- und Konzentrationsparameter erreichen die Prozesse der Kälteerzeugung, Kondensation, Verdampfung und Absorption ideale Bedingungen. Dadurch kann die Warmwasser-Wärmequelle auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt werden.

Der vorgenannte Zyklus wiederholt sich wiederholt und bildet so einen kontinuierlichen Erwärmungsprozess (Abb. 1-1).

2.2Prozessablaufdiagrammm

2.3Hauptkomponenten und Funktionen

1. Generator

Generierungsfunktion:Der Generator dient als Energiequelle für die Kältemaschine. Die 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 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.