<흡수식 냉동기>!!!

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<흡수식 냉동기>!!!에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1) 흡수기

증발기에서 냉매가 증발하게 되면 증발기 내부의 압력이 높아지고, 그 압력에 상당하는 만큼 증발온도도 상승하여 필요로 하는 냉수 온도를 얻지 못하게 된다. 따라서, 필요로 하는 낮은 냉수온도를 얻기 위해서는 증발기 내부의 압력을 요구 냉수 온도보다 낮은 증발온도의 포화압력 이하로 유지시키기는 역할을 하는 것이 흡수기이다. 흡수기에서는 전열관 위에 흡수 용액을 산포하여 전열관 외표면에서 얇은 막을 형성하여 이 용액에 의해 수증기를 흡수하게 된다. 용액이 수증기를 흡수하면 열이 발생하는데 이 열은 전열관 내부를 흐르는 냉각수에 의해 제거된다. 전열관에 용액을 분사하는 방식은 스프레이 노즐에 의한 분무 방식이나 트레이에 의한 적하 방식이 사용된다.
이 요소의 주요 부품으로는 전열관, 용액분배장치 등이 있으며 흡수기가 여러개의 셀로 이루어진 다단구조 혹은 증기와 흡수액이 직접 접촉하는 직접 접촉식 등의 방식이 있다.
일반적으로 흡수기와 증발기는 동일한 동체 내에 있으며 그 경계선에 냉매 액이 냉매증기와 함께 흡수기로 넘어가 냉동기의 능력이 저하되는 것을 방지하기 위하여 강판 또는 스테인레스 강판을 절곡한 엘리미네이터를 설치하고 있다. [그림 1.1-2-11]은 흡수기와 증발기의 구조를 간략하게 나타낸 것이다.

(2) 증발기

H2
O/LiBr방식의 경우 증발기에서 냉매인 물이 5℃에서 증발하기 위해서는 6.5mmHg의 낮은 압력이 유지되어야 한다. 따라서, 흡수식 냉동기의 증발기는 냉매를 전열관 외표면에 분사하여 주는 관수형을 사용하는데 이는 만액식 증발기의 경우 냉매의 높이에 따른 압력이 작용하여 증발온도가 높아지기 때문이다. 흡수기와 마찬가지로 전열관 외표면에 냉매를 고르게 산포하기 위해서는 스프레이 노즐에 의한 분무방법과 트레이에 의한 적하 방법이 사용된다.
이 요소의 주요 부품으로는 전열관, 용액분배장치 등이 있으며 증발기가 여러 개의 셀로 이루어진 다단구조 등이 있다.

(3) 응축기

저온 재생기에서 증발한 냉매는 엘리미네이터를 거쳐 응축기로 들어와서 응축기 전열관 내부에 흐르는 냉각수에 의하여 응축되고, 저온 재생기에 응축된 고온의 냉매액은 냉각수에 의해 냉각되어 서로 합쳐져 응축기 하부로 모여 증발기로 보내져 증발작용을 되풀이하게 된다.
주요구조로는 열교환기와 증발장치로 통하는 팽창장치 등으로 나눌 수 있다. 응축액이 응축기 하부에서 증발기로 복귀하는 방식에는 다음의 두 가지 방식이 있다. 첫째는 교축에 의한 방식으로 응축기 하부와 증발기를 가는 배관과 오리피스로 연결하는 방식이다. 둘째는 U자관에 의한 방식으로 응축기 하부와 증발기를 U자관으로 연결한 방식이다.

(4) 재생기

재생기는 흡수기에서 묽어진 흡수액을 열로 가열하여 냉매와 저농도의 흡수액으로 분리하는 기기이다. 일반적으로 많이 사용되는 2중효용 흡수식 냉동기의 경우, 열원에 의해 가열되는 고온재생기와 고온재생기에서 발생한 냉매의 응축열에 의해 가열되는 저온재생기로 나눌 수 있다.
고온재생기는 보일러에서 발생하는 중압증기를 사용하는 경우와 고온재생기 내부에서 직접 연료를 연소하는 직화식으로 나눌 수 있으며, 직화식의 경우 연소로의 형상 및 배가스 유로에 따라 노통 연관식, 수관식, 반전 연소식, 온수 열교환기 부착식으로 나눌 수 있으며, 재생방법에 따라 용액 산포식, 만액식, 기포 펌프방식, 기타 구조 등으로 나눌 수 있다.
저온재생기의 구조는 셀-튜브형의 열교환기이며 용액을 스프레이 노즐에 의해 전열관 표면에 분무하여 주는 관수식 또는 용액속에 전열관이 담그어져 있는 만액식이 사용되고 있다.

(5) 열교환기

저온의 진한 용액과 고온의 묽은 용액을 열교환하여 재생기로 가는 진한 용액을 가열하여 재생기에서 용액의 가열에 필요한 가열량을 줄여주고, 흡수기로 들어가는 묽은 용액의 온도를 낮게 하여 흡수기에서의 냉각열량을 줄여줌으로써 연료소비량을 절감하고, 열효율을 향상할 목적으로 사용되는 것이 용액 열교환기이다.
2중효용의 경우 재생기가 고온재생기와 저온재생기로 구분되어 있으므로 용액 열교환기도 두 개로 되어 있다. 고온재생기로 가는 진한 용액과 고온재생기에서 나오는 묽은 용액이 열교환되는 것을 고온 열교환기, 저온 재생기로 가는 진한 용액과 저온 재생기에서 나오는 묽은 용액이 열교환되는 것을 저온 열교환기라 한다. 이 두 개의 열교환기가 하나의 열교환기로 제작되어 있는 일체형의 것이 대부분이지만, 이 역시 내부에서는 고온 열교환기와 저온 열교환기로 완전히 구분되어 있다. 용액 열교환기의 종류는 셀-튜브 열교환기, 판형 열교환기 및 기타 열교환기로 나눌 수 있다.

본문내용

요소로 용액순환량 제어, 냉매순환량 제어, 연소량 제어, 냉수 및 냉각수 순환량 제어가 있다.
세번째로 흡수식 냉동기가 가동 후 정상적인 성능을 낼 때까지의 기동시간을 단축할 수 있게 하기 위한 제어가 필요하다.
네번째로 위의 모든 제어를 위해 관련 정보를 판단하고 제어를 실행할 수 있는 제어로직이 필요하며, 용량제어를 위한 비례적분미분제어(PID제어) 및 Fuzzy제어 등의 방법이 있다.
(13) 기타 요소장치
(가) 측정/검사 장치
NH3
/H2
O방식에서 냉매인 암모니아는 독성이 있기 때문에 누설 시 위험하다. 따라서 냉매의 누설을 감지하고 누설된 냉매를 처리할 수 있는 방법이 필요하다. H2
O/LiBr방식의 경우에는 진공에서 운전되고 있기 때문에 공기와 같은 불응축가스가 사이클 내로 침투할 수 있다. 이 경우도 누설로 볼 수 있기 때문에 적절한 감지 장치가 필요하다.
또한, 흡수식 시스템에서 각 요소별 흡수용액의 정확한 농도측정은 매우 중요한 일이다. 이를 위하여 기존의 농도측정방식인 비중량 측정방식과 그 밖의 여러 계측장치 등이 있다.
(나) 조절/방지 장치
H2
O/LiBr방식의 경우 응축 냉매중에 흡수 용액이 누입되어 냉매의 순도가 떨어지면 시스템 성능에 악 영향을 미치는데 이를 막고자 엘리미네이터를 흡수기와 증발기사이, 저온 재생기와 응축기사이, 고온 재생기 증기부 상단에 설치한다. 엘리미네이터는 단순히 용액차단 하고 증기는 통과시키는 역할을 하지만 형상과 관련한 증기 차압도 중요한 변수중 하나이다.
한편, 부분부하운전의 경우 재생기와 흡수기의 용액의 수위가 변화하는데 수위가 높아지면 응축기와 증발기에 용액이 침투하게 되어 냉매오염이 발생하게 되고, 수위가 낮아지면 정상적인 가동이 되지 못하게 된다. 따라서 수위조절 장치가 필요하며, 이 수위 조절장치는 밸브와 연동하거나 순환펌프와 연동하게 된다.
또한, 냉매가 증발기 냉매 라인에 오염이 되면 냉매를 용액측으로 급송하여 냉매의 순도를 높이는 방법 등의 냉매오염 처리장치가 필요하다.
NH3
/H2
O방식의 경우에는 용액 및 증기가 역류하는 것을 방지하는 용액역류방지 장치가 필요하다.
(다) 용액 흐름효율 향상기술
2중효용형의 경우 용액의 흐름 방식에 따라 직렬흐름, 병렬흐름, 리버스 흐름 및 직병렬 병용 흐름 방식 등으로 구분된다. 직렬흐름 방식은 흡수기에서 나온 진한 용액이 용액펌프에 의해 저온 열교환기와 고온 열교환기를 거쳐 고온재생기로 들어가고 여기서 냉매를 발생시킨 후 농도가 중간농도가 되어, 고온 열교환기에서 저온의 진한 용액과 열교환된 후 저온 재생기에서 다시 냉매를 발생시킨 후 묽은 용액상태가 되어 저온 열교환기를 거쳐 흡수기로 되돌아오는 방식이다. 이 경우 용액의 흐름이 단순하여 용액의 유량제어가 비교적 쉽다.
병렬흐름 방식은 흡수기에서 나온 진한 용액이 용액펌프에 의해 저온 열교환기를 거쳐 일부 용액은 고온 열교환기를 통해 고온재생기로, 또 다른 일부의 용액은 직접 저온재생기로 가서 각각 냉매를 발생시킨 후 묽은 용액과 중간용액으로 되어, 묽은 용액은 고온 열교환기를 통하고, 저온재생기에서의 중간용액은 직접 저온 열교환기로 와서 진한 용액과 열교환한 후 흡수기로 되돌아오는 방식이다. 이 경우 비교적 용액의 온도가 낮고 흡수기 입구의 용액농도가 높아 결정에 유리하다는 장점이 있다. [그림 1.1-2-12] ∼ [그림 1.1-2-14]에 직렬흐름, 병렬흐름 및 리버스 흐름의 개념을 나타내었다.
[그림 1.1-2-12] Series Flow 방식
[그림 1.1-2-13] Parallel Flow 방식
[그림 1.1-2-14] Reverse Flow 방식

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