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Multi Energy LiBr Absorptionskältemaschine
Funktionsprinzip
Unter Verwendung des Hochtemperatur-Rauchgases und Erdgas als treibende Wärmequelle nutzt die Rauchgas- und direkt befeuerte LiBr-Absorptionskältemaschine (die Kältemaschine/das Gerät) die Verdunstung des Kältemittelwassers zur Erzeugung von Kaltwasser.
Im Alltag erleben wir alle einen kühlenden Effekt, wenn wir etwas Alkohol auf die Haut tropfen lassen. Das liegt daran, dass die Verdunstung der Haut Wärme entzieht. Nicht nur Alkohol, sondern alle Flüssigkeiten nehmen beim Verdunsten Wärme aus der Umgebung auf. Je niedriger der Luftdruck, desto niedriger die Verdampfungstemperatur. Beispielsweise liegt der Siedepunkt von Wasser bei 100 °C unter Normaldruck (1 atm). Sinkt der Luftdruck jedoch auf 0,00891 atm, sinkt der Siedepunkt auf 5 °C. Deshalb verdampft Wasser im Vakuum bei sehr niedrigen Temperaturen. Dieses Prinzip nutzen führende Hersteller von Industriekühlern, um die Effizienz ihrer Produkte zu steigern.
Das ist das grundlegende Funktionsprinzip einer LiBr-Absorptionskältemaschine mit mehreren Energiearten. Wasser (Kältemittel) verdampft im Hochvakuum-Absorber und entzieht dem zu kühlenden Wasser Wärme. Der Kältemitteldampf wird anschließend von der LiBr-Lösung (Absorptionsmittel) aufgenommen und mittels Pumpen umgewälzt. Dieser Prozess wiederholt sich – ein Kreislauf, der führenden Herstellern von Industriekältemaschinen bestens bekannt ist.
Kühlzyklus
Das Funktionsprinzip der LiBr-Absorptionskältemaschine mit mehreren Energiearten ist in Abbildung 2-1 dargestellt. Die verdünnte Lösung aus dem Absorber wird von der Lösungspumpe gefördert, durchläuft den Niedertemperatur-Wärmetauscher (LTHE) und den Hochtemperatur-Wärmetauscher (HTHE) und gelangt anschließend in den Hochtemperaturgenerator (HTG). Dort wird sie durch das heiße Rauchgas und Erdgas verdampft, wodurch Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemitteldampf entsteht. Die verdünnte Lösung wandelt sich in eine Zwischenlösung um. Dieser komplexe Prozess wurde von einem führenden Hersteller industrieller Kältemaschinen optimiert.
Die Zwischenlösung fließt über den Hochtemperaturwärmetauscher (HTHE) in den Niedertemperaturgenerator (LTG), wo sie durch den Kältemitteldampf aus dem HTG erhitzt wird, um Kältemitteldampf zu erzeugen. Die Zwischenlösung wird dadurch zu einer konzentrierten Lösung.
Der im HTG erzeugte Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemitteldampf kondensiert nach dem Erhitzen der Zwischenlösung im LTG zu Kältemittelwasser. Dieses Wasser wird gedrosselt und gelangt zusammen mit dem im LTG erzeugten Kältemitteldampf in den Kondensator, wo es durch das Kühlwasser abgekühlt und ebenfalls zu Kältemittelwasser umgewandelt wird. Dieser Schritt ist entscheidend und wird von führenden Herstellern industrieller Kältemaschinen präzise gesteuert.
Das im Kondensator erzeugte Kältemittelwasser durchströmt ein U-Rohr und gelangt in den Verdampfer. Aufgrund des sehr niedrigen Drucks im Verdampfer verdampft ein Teil des Kältemittelwassers, während der Großteil von der Kältemittelpumpe gefördert und auf das Verdampferrohrbündel gesprüht wird. Das auf das Rohrbündel gesprühte Kältemittelwasser absorbiert die Wärme des im Rohrbündel fließenden Wassers und verdampft ebenfalls. Diese Verdampfung und der Wärmeaustausch sind entscheidende Kompetenzbereiche für führende Hersteller von Industriekältemaschinen.
Die konzentrierte Lösung aus dem Niedertemperatur-Verdampfer (LTG) strömt über den Niedertemperatur-Wärmetauscher (LTHE) in den Absorber und wird auf das Rohrbündel gesprüht. Dort wird sie durch das im Rohrbündel strömende Wasser gekühlt, absorbiert den Kältemitteldampf aus dem Verdampfer und wird verdünnt. So absorbiert die konzentrierte Lösung kontinuierlich den im Verdampfer entstehenden Kältemitteldampf und hält den Verdampfungsprozess aufrecht. Gleichzeitig wird die verdünnte Lösung mittels der Lösungspumpe zum Hochtemperatur-Verdampfer (HTG) gefördert, wo sie verdampft und erneut konzentriert wird. Damit schließt die Multienergie-LiBr-Absorptionskältemaschine einen Kühlzyklus, der sich anschließend wiederholt.
