Solar-LiBr-Absorptionskältemaschine

2.1Funktionsprinzip

Kältekreislauf

Das Kühlprinzip dieses Kühlers (Heizgeräts) ist in Abbildung 1 dargestellt. Die verdünnte Lösung aus dem Absorber wird von der LTG-Lösungspumpe transportiert, vom Niedertemperatur-Wärmetauscher erhitzt und gelangt dann in den LTG. Im LTG wird die verdünnte Lösung durch den strömenden Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemitteldampf aus dem HTG erhitzt und zum Kochen gebracht, und die Lösung wird zu einer Zwischenlösung konzentriert.

Der Großteil der Zwischenlösung wird von der HTG-Lösungspumpe in das HTG transportiert, nachdem sie im Hochtemperatur-Wärmetauscher erhitzt wurde. Im HTG wird durch die Brennstoffverbrennung Wärme freigesetzt, die die LiBr-Lösung erhitzt und so Kältemitteldampf mit hohem Druck und hoher Temperatur erzeugt. Die Lösung wird dann weiter zu einer konzentrierten Lösung konzentriert.

Im LTG erhitzt der unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Kältemitteldampf aus dem HTG die verdünnte Lösung im LTG und kondensiert zu Kältemittelwasser, das zusammen mit dem im LTG durch Drosselung und Druckentlastung erzeugten Kältemitteldampf in den Kondensator gelangt und dann durch das Kühlwasser im Kondensator entsprechend dem Kondensationsdruck zu Kältemittelwasser abgekühlt wird.

Das Kühlwasser im Kondensator gelangt in den Verdampfer, nachdem es durch das U-Rohr gedrosselt wurde, und wird dann durch die Kältemittelpumpe gefördert, auf den Verdampferrohrbündel gesprüht, absorbiert die Wärme des gekühlten Wassers und verdampft, und dann sinkt die Temperatur des gekühlten Wassers in den Rohren, um den Zweck der Kühlung zu erreichen.

Nachdem sich ein Teil der Zwischenlösung aus dem LTG mit der konzentrierten Lösung aus dem HTG vermischt hat, fließt sie durch den Niedertemperatur-Wärmetauscher und gelangt in den Absorber, besprüht das Absorberrohrbündel, wird durch das Kühlwasser gekühlt und absorbiert gleichzeitig den Kältemitteldampf aus dem Verdampfer und wird dann zur verdünnten Lösung. Die durch Absorption des Kältemitteldampfs im Verdampfer verdünnte LiBr-Lösung wird zur Erwärmung und Konzentration durch die Generatorpumpe in den Generator transportiert, wodurch ein Kältekreislauf abgeschlossen wird. Der Prozess wird wiederholt, sodass der Verdampfer kontinuierlich Niedertemperatur-Kaltwasser für die Klimatisierung oder den Produktionsprozess produzieren kann.

Heizzyklus

Der Heizprozess des direkt befeuerten LiBr-Absorptionskühlers (Heizgeräts) ist in Abbildung 2 dargestellt. Der Kühlwasserkreislauf und der Kältemittelwasserkreislauf werden gestoppt und der Kaltwasserkreislauf wird in einen Warmwasserkreislauf umgewandelt. Absorber, Kondensator, LTG, Hochtemperatur-Wärmetauscher und Niedertemperatur-Wärmetauscher stoppen ihren Betrieb. Die verdünnte Lösung im Absorber wird zum HTG geleitet und durch die Lösungspumpe konzentriert. Der erzeugte Kältemitteldampf gelangt durch Rohr und Ventil F7 in den Verdampfer, kondensiert am Verdampferrohrbündel und erwärmt das Warmwasser. Das kondensierte Kältemittelwasser gelangt aus der Verdampferwasserschale durch Ventil F9 in den Absorber. Die konzentrierte Lösung im HTG gelangt durch Ventil F8 in den Absorber und wird mit dem Kältemittelwasser im Absorber vermischt, wodurch eine verdünnte Lösung entsteht. Die verdünnte Lösung wird durch die Lösungspumpe zurück zum HTG geleitet und erwärmt. Dieser Zyklus wiederholt sich und bildet einen kontinuierlichen Heizprozess.

2.2Prozessflussdiagrammm

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.

3.Gerätemerkmale

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.

Doppeleffekt (zum Kühlen/Heizen verwendet)

Angetrieben durch Erdgas oder Dampf, Absorptionswärme mit doppeltem EffektPumpekann Abwärme mit sehr hoher Effizienz zurückgewinnen (COP kann 2,4 erreichen). Es ist sowohl mit einer Heiz- als auch einer Kühlfunktion ausgestattet, insbesondere für den gleichzeitigen Heiz-/Kühlbedarf.

Zweiphasenabsorption und höhere Temperatur

Eine zweiphasige Absorptionswärmepumpe der Klasse II kann die Temperatur des Warmwassers ohne weitere Wärmequelle auf 80 °C erhöhen.

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 verwendet. 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.