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Refrigeratore ad assorbimento di acqua calda e scarico
2.1Principio di funzionamento
Alla pressione di un'atmosfera, l'acqua bolle a 100 °C, ma a 0,00891 atmosfere il suo punto di ebollizione scende a 5 °C. La temperatura di ebollizione dell'acqua diminuisce al diminuire della pressione. Se riusciamo a creare un ambiente a pressione molto bassa, o in condizioni di vuoto spinto, in cui l'acqua bolle ed evapora, possiamo ottenere un effetto di raffreddamento.
Il refrigeratore di gas di scarico e acqua calda funziona secondo questo principio: l'acqua bolle ed evapora sui tubi di scambio termico dell'evaporatore a bassa pressione, assorbendo calore e producendo acqua refrigerata a bassa temperatura. Chiaramente, per mantenere un'evaporazione e un assorbimento di calore continui nell'evaporatore, l'acqua refrigerante deve essere costantemente reintegrata, mentre il vapore refrigerante evaporato viene continuamente rimosso. Questa funzione è realizzata grazie alle proprietà di assorbimento della soluzione di LiBr.
2.2 Diagramma di flusso
Processo di raffreddamento:
Il principio di funzionamento dell'unità di assorbimento di LiBr con gas di scarico e acqua calda è illustrato nella Figura 2-1. La soluzione diluita in uscita dall'assorbitore viene pompata dalla pompa HTG attraverso lo scambiatore di calore a bassa temperatura nel LTG. All'interno del LTG, la soluzione diluita viene riscaldata dall'acqua calda e dal vapore refrigerante ad alta temperatura proveniente dall'HTG, concentrandosi in una soluzione intermedia e producendo contemporaneamente vapore refrigerante. Dopo il riscaldamento della soluzione diluita nel LTG, il vapore refrigerante ad alta temperatura condensa in acqua refrigerante. Attraverso un tubo a U, insieme al vapore refrigerante generato nel LTG, entra nel condensatore dove viene raffreddato dall'acqua di raffreddamento per trasformarsi in acqua refrigerante.
La soluzione intermedia proveniente dal LTG si divide in due flussi. Un flusso viene pompato dalla pompa LTG attraverso uno scambiatore di calore ad alta temperatura nel HTG. Riscaldato dai gas di scarico o dal gas combustibile ad alta temperatura, produce vapore refrigerante ad alta temperatura, concentrando ulteriormente la soluzione in una soluzione concentrata. Dopo il raffreddamento attraverso lo scambiatore di calore ad alta temperatura, questa soluzione concentrata si mescola con l'altro flusso di soluzione intermedia per formare una soluzione mista.
L'acqua refrigerante prodotta nel condensatore passa attraverso un tubo a U prima di entrare nell'evaporatore. A causa della bassa pressione nell'evaporatore, parte dell'acqua refrigerante evapora. La maggior parte dell'acqua refrigerante viene pompata dalla pompa del refrigerante e spruzzata sui tubi dello scambiatore di calore dell'evaporatore. Assorbe calore dall'acqua di raffreddamento che scorre all'interno dei tubi ed evapora, abbassando così la temperatura dell'acqua di raffreddamento all'interno dei tubi e realizzando l'effetto frigorifero.
Una soluzione mista viene pompata dalla pompa dell'assorbitore attraverso lo scambiatore di calore a bassa temperatura fino all'assorbitore. Viene spruzzata sui tubi dello scambiatore di calore dell'assorbitore, dove viene raffreddata dall'acqua di raffreddamento circolante. Dopo che la sua temperatura si è abbassata, assorbe il vapore refrigerante dall'evaporatore, diventando una soluzione diluita. In questo modo, la soluzione mista assorbe continuamente il vapore refrigerante generato dall'evaporazione dell'acqua refrigerante nell'evaporatore, consentendo al processo di evaporazione di procedere in modo continuo. La soluzione di LiBr, ora diluita dall'assorbimento del vapore refrigerante dall'evaporatore, viene pompata da una pompa di soluzione al generatore di calore ad alta temperatura (HTG) per l'ebollizione e la concentrazione. Questo completa un ciclo di refrigerazione. Poiché questo processo si ripete all'infinito, l'evaporatore produce continuamente acqua refrigerata a bassa temperatura per il raffreddamento di impianti di condizionamento dell'aria o processi industriali.
Processo di riscaldamento:
Il circuito dell'acqua di raffreddamento e il circuito dell'acqua refrigerante si arrestano, con il circuito dell'acqua refrigerata che passa a un circuito di acqua calda. La soluzione diluita nell'assorbitore viene pompata dalle pompe LTG e HTG verso le rispettive unità, dove viene riscaldata e concentrata. Il vapore refrigerante risultante entra nell'evaporatore attraverso tubazioni e valvole, condensa sul fascio tubiero dell'evaporatore e riscalda l'acqua calda che scorre all'interno dei tubi dello scambiatore di calore dell'evaporatore. L'acqua refrigerante condensata fluisce dalla piastra dell'evaporatore attraverso una valvola nell'assorbitore. La soluzione concentrata proveniente dall'unità HTG entra nell'assorbitore attraverso una valvola, miscelandosi con l'acqua refrigerante per formare una soluzione diluita. Questa soluzione diluita viene quindi pompata dalle pompe di soluzione verso le unità LTG e HTG. Questo ciclo continuo consente di raggiungere l'obiettivo di riscaldamento.
Fico.2-1 Diagramma di flusso del processo
2.3Componenti principali e funzioni
1. Generatore
HTGFunzione:Il calore dei gas di scarico ad alta temperatura fa evaporare l'acqua presente nella soluzione intermedia, trasformandola in vapore refrigerante primario e concentrando così la soluzione. Il vapore refrigerante primario entra nel generatore termoelettrico a bassa temperatura (LTG), mentre la soluzione concentrata fluisce verso lo scambiatore di calore ad alta temperatura.
Funzione LTG:Utilizzando acqua calda e il vapore refrigerante primario generato per concentrare la soluzione diluita proveniente dall'assorbitore in una soluzione intermedia, il vapore refrigerante primario viene convertito in acqua refrigerante e genera ulteriormente vapore refrigerante secondario.
2. Condensatore
Funzione del condensatore:Il condensatore è un'unità di generazione di calore. Il vapore refrigerante proveniente dal generatore entra nel condensatore e riscalda l'acqua calda sanitaria (ACS) a una temperatura più elevata. In questo modo si ottiene l'effetto di riscaldamento. Dopo aver riscaldato l'ACS, il vapore refrigerante condensa trasformandosi in vapore acqueo ed entra nell'evaporatore.
Caratterizzato da una struttura a fascio tubiero, il condensatore è composto da tubi di scambio termico, piastra tubiera, piastra di supporto, involucro, serbatoio di accumulo dell'acqua e camera d'acqua. Normalmente, il condensatore e il generatore sono interconnessi direttamente tramite tubi, pertanto presentano sostanzialmente la stessa pressione.
3. Evaporatore
Funzione dell'evaporatore:L'evaporatore è un'unità di recupero del calore di scarto. L'acqua refrigerante proveniente dal condensatore evapora dalla superficie del tubo di scambio termico, sottraendo calore e raffreddando l'acqua refrigerata all'interno del tubo. In questo modo si recupera il calore di scarto. Il vapore refrigerante che evapora dalla superficie del tubo di scambio termico entra nell'assorbitore.
Caratterizzato da una struttura a fascio tubiero, l'evaporatore comprende il tubo di scambio termico, la piastra tubiera, la piastra di supporto, il mantello, la piastra deflettrice, la vaschetta di raccolta della condensa, l'irrigatore e la camera dell'acqua. La pressione di esercizio dell'evaporatore è circa 1/10 della pressione del generatore.
4. Assorbitore
Funzione di assorbimento:L'assorbitore è un'unità di generazione di calore. Il vapore refrigerante proveniente dall'evaporatore entra nell'assorbitore, dove viene assorbito dalla soluzione concentrata. La soluzione concentrata si diluisce e viene pompata nel ciclo successivo. Durante l'assorbimento del vapore refrigerante da parte della soluzione concentrata, si produce un'enorme quantità di calore che riscalda l'acqua calda sanitaria a una temperatura più elevata. In questo modo si ottiene l'effetto di riscaldamento.
Caratterizzato da una struttura a fascio tubiero, l'assorbitore comprende il tubo di scambio termico, la piastra tubiera, la piastra di supporto, il mantello, il tubo di spurgo, l'ugello di spruzzatura e la camera d'acqua. L'assorbitore è il recipiente a pressione più bassa all'interno del sistema della pompa di calore ed è soggetto alla maggiore sollecitazione da parte dell'aria non condensabile.
5. Scambiatore di calore
Alta temperatura HFunzione dello scambiatore di calore:Recupera il calore dalla soluzione ad alta concentrazione. Grazie alla sua struttura a piastre, lo scambiatore di calore presenta un'elevata efficienza termica e un notevole risparmio energetico.
Bassa temperatura HFunzione dello scambiatore di calore:Recupera il calore dalle soluzioni intermedie. Grazie alla sua struttura a piastre, lo scambiatore di calore presenta un'elevata efficienza termica e un notevole risparmio energetico.
6. Sistema automatico di spurgo dell'aria
Funzione del sistema:Il sistema di spurgo dell'aria è pronto ad aspirare l'aria non condensabile dalla pompa di calore e a mantenere una condizione di vuoto spinto. Durante il funzionamento, la soluzione diluita fluisce ad alta velocità per creare una zona di bassa pressione localizzata attorno all'ugello di espulsione. In questo modo, l'aria non condensabile viene aspirata dalla pompa di calore. Il sistema funziona simultaneamente con la pompa di calore. Mentre la pompa di calore è in funzione, il sistema automatico contribuisce a mantenere un vuoto spinto al suo interno, garantendo prestazioni ottimali e una durata di vita ottimale.
Il sistema di spurgo dell'aria è un sistema composto da eiettore, radiatore, separatore d'olio, cilindro pneumatico e valvola.
7.Pompa per soluzioni
La pompa per soluzioni viene utilizzata per erogare la soluzione di LiBr e garantire il normale flusso dei fluidi di lavoro all'interno della pompa di calore.
La pompa per soluzioni è una pompa centrifuga completamente chiusa e incapsulata, caratterizzata da assenza di perdite di liquido, bassa rumorosità, elevate prestazioni antideflagranti, manutenzione minima e lunga durata.
8. Pompa del refrigerante
La pompa del refrigerante viene utilizzata per erogare acqua refrigerante e garantire la normale nebulizzazione di acqua refrigerante sull'evaporatore.
La pompa del refrigerante è una pompa centrifuga completamente chiusa e incapsulata, caratterizzata da assenza di perdite di liquido, bassa rumorosità, elevate prestazioni antideflagranti, manutenzione minima e lunga durata.
9. Pompa a vuoto
La pompa del vuoto viene utilizzata per il lavaggio sottovuoto nella fase di avviamento e per il lavaggio con aria nella fase di funzionamento.
La pompa per vuoto è dotata di una girante a palette rotanti. Il punto cruciale per le sue prestazioni è la gestione dell'olio sottovuoto. La prevenzione dell'emulsionamento dell'olio ha un impatto nettamente positivo sulle prestazioni di spurgo dell'aria e contribuisce a prolungarne la durata.
10.Armadio elettrico
Il quadro elettrico, in quanto centro di controllo della pompa di calore a LiBr, ospita i principali dispositivi di controllo e i componenti elettrici.
Recupero del calore di scarto.Energia Conservazione&Emissione Riduzione
Può essere impiegato per il recupero di acque reflue a bassa temperatura o vapore a bassa pressione in impianti di produzione di energia termica, trivellazioni petrolifere, settore petrolchimico, ingegneria siderurgica, industria chimica, ecc. Può utilizzare acqua di fiume, acqua di falda o altre fonti idriche naturali, convertendo l'acqua calda a bassa temperatura in acqua calda ad alta temperatura per il teleriscaldamento o il riscaldamento di processo.
Controllo intelligente e funzionamento semplice
Controllo completamente automatico, consente l'accensione/spegnimento con un solo pulsante, la regolazione del carico, il controllo del limite di concentrazione della soluzione e il monitoraggio remoto.
Sistema di controllo basato sull'intelligenza artificiale (IA, versione 5.0)
■Funzioni di controllo completamente automatiche
Il sistema di controllo (AI, V5.0) è caratterizzato da funzioni potenti e complete, come avvio/arresto con un solo tasto, accensione/spegnimento temporizzato, sistema di protezione di sicurezza avanzato, molteplici regolazioni automatiche, interblocco di sistema, sistema esperto, dialogo uomo-macchina (multilingue), interfacce per l'automazione degli edifici, ecc.
■Completareunitàfunzione di autodiagnosi e protezione dalle anomalie
Il sistema di controllo (AI, V5.0) è dotato di 34 funzioni di autodiagnosi e protezione dalle anomalie. Il sistema adotterà automaticamente delle misure in base al livello di anomalia. Ciò ha lo scopo di prevenire incidenti, ridurre al minimo l'intervento umano e garantire un funzionamento continuo, sicuro e stabile del refrigeratore.
■Unicolcaricoaregolazionefunzione
Il sistema di controllo (AI, V5.0) è dotato di un'esclusiva funzione di regolazione del carico, che consente la regolazione automatica della potenza del refrigeratore in base al carico effettivo. Questa funzione non solo contribuisce a ridurre i tempi di avvio/arresto e di diluizione, ma contribuisce anche a minimizzare i tempi di inattività e il consumo energetico.
■Volume di circolazione della soluzione unico tecnologia di controllo
Il sistema di controllo (AI, V5.0) impiega un'innovativa tecnologia di controllo ternario per regolare il volume di circolazione della soluzione. Tradizionalmente, per il controllo del volume di circolazione della soluzione si utilizzavano solo i parametri relativi al livello del liquido nel generatore. Questa nuova tecnologia combina i vantaggi della concentrazione e della temperatura della soluzione concentrata con quelli del livello del liquido nel generatore. Allo stesso tempo, una tecnologia avanzata di controllo a frequenza variabile viene applicata alla pompa della soluzione per consentire all'unità di raggiungere un volume di soluzione circolante ottimale. Questa tecnologia migliora l'efficienza operativa e riduce i tempi di avviamento e il consumo energetico.
■controllo della concentrazione della soluzionetecnologia
Il sistema di controllo (AI, V5.0) utilizza una tecnologia di controllo della concentrazione unica per consentire il monitoraggio/controllo in tempo reale della concentrazione e del volume della soluzione concentrata, nonché del volume dell'acqua calda. Questo sistema è in grado di mantenere il refrigeratore in condizioni di alta concentrazione sicure e stabili, migliorando l'efficienza operativa e prevenendo la cristallizzazione.
■climatizzatore automatico intelligentepurgafunzione
Il sistema di controllo (AI, V5.0) è in grado di monitorare in tempo reale le condizioni del vuoto ed espellere automaticamente l'aria non condensabile.
■Esclusivo controllo di arresto della diluizione
Questo sistema di controllo (AI, V5.0) è in grado di regolare il tempo di funzionamento delle diverse pompe necessarie per l'operazione di diluizione, in base alla concentrazione della soluzione concentrata, alla temperatura ambiente e al volume residuo di acqua refrigerante. In questo modo, è possibile mantenere una concentrazione ottimale per il refrigeratore dopo lo spegnimento. Si previene la cristallizzazione e si riduce il tempo di riavvio del refrigeratore.
■Sistema di gestione dei parametri di lavoro
Tramite l'interfaccia di questo sistema di controllo (AI, V5.0), l'operatore può eseguire le seguenti operazioni su 12 parametri critici relativi alle prestazioni del refrigeratore: visualizzazione in tempo reale, correzione e impostazione. È possibile conservare i dati relativi agli eventi operativi storici.
■Unitàsistema di gestione dei guasti
Se sull'interfaccia operativa viene visualizzato un messaggio di errore occasionale, questo sistema di controllo (AI, V5.0) è in grado di localizzare e descrivere in dettaglio il guasto, proporre una soluzione o fornire indicazioni per la risoluzione dei problemi. È possibile effettuare classificazioni e analisi statistiche dei guasti storici per agevolare il servizio di manutenzione fornito dagli operatori.
