Refrigeratore ad assorbimento di gas di scarico e gas naturale

2.1 Principio di funzionamento
Nella vita di tutti i giorni, come ben sappiamo, avvertiamo una sensazione di frescura se qualche goccia di alcol entra in contatto con la pelle; questo perché l'evaporazione assorbe il calore dalla nostra pelle. Non solo l'alcol, ma tutti gli altri liquidi assorbono il calore circostante durante l'evaporazione. Inoltre, minore è la pressione atmosferica, minore è la temperatura di evaporazione. Ad esempio, la temperatura di ebollizione dell'acqua è di 100 °C a 1 atmosfera di pressione, ma se la pressione atmosferica scende a 0,00891 atmosfere, la temperatura di ebollizione dell'acqua diventa di 5 °C. Ecco perché, in condizioni di vuoto, l'acqua può vaporizzare a temperature molto basse.
Questo è il principio di funzionamento di base di un refrigeratore ad assorbimento LiBr. L'acqua (refrigerante) vaporizza nell'assorbitore ad alto vuoto e assorbe calore dall'acqua da raffreddare. Il vapore refrigerante viene quindi assorbito dalla soluzione di LiBr (assorbente) e fatto circolare dalle pompe. Il processo si ripete.
2.2 Diagramma di flusso
Il principio di funzionamento del refrigeratore è illustrato nella Figura 2-1. La soluzione diluita proveniente dall'assorbitore, pompata dalla pompa di soluzione, attraversa lo scambiatore di calore a bassa temperatura (LTHE) e lo scambiatore di calore ad alta temperatura (HTHE), quindi entra nel generatore ad alta temperatura (HTG), dove viene riscaldata dai gas di scarico ad alta temperatura e dal gas naturale per generare vapore refrigerante ad alta pressione e alta temperatura. La soluzione diluita si trasforma in soluzione intermedia.
La soluzione intermedia fluisce attraverso l'HTHE nel generatore a bassa temperatura (LTG), dove viene riscaldata dal vapore refrigerante proveniente dall'HTG per generare vapore refrigerante. La soluzione intermedia diventa così una soluzione concentrata.
Il vapore refrigerante ad alta pressione e alta temperatura generato dall'HTG, dopo aver riscaldato la soluzione intermedia nell'LTG, condensa in acqua refrigerante. L'acqua, dopo essere stata strozzata, insieme al vapore refrigerante generato nell'LTG, entra nel condensatore, viene raffreddata dall'acqua di raffreddamento e si trasforma nuovamente in acqua refrigerante.
L'acqua refrigerante generata nel condensatore passa attraverso un tubo a U e fluisce nell'evaporatore. Parte dell'acqua refrigerante vaporizza a causa della bassissima pressione nell'evaporatore, mentre la maggior parte viene spinta dalla pompa del refrigerante e spruzzata sul fascio tubiero dell'evaporatore. L'acqua refrigerante spruzzata sul fascio tubiero assorbe quindi il calore dall'acqua che vi scorre all'interno e vaporizza.
La soluzione concentrata proveniente dal LTG fluisce attraverso l'LTHE nell'assorbitore e viene spruzzata sul fascio tubiero. Successivamente, dopo essere stata raffreddata dall'acqua che scorre nel fascio tubiero, la soluzione concentrata assorbe il vapore refrigerante dall'evaporatore e si diluisce. In questo modo, la soluzione concentrata assorbe continuamente il vapore refrigerante generato nell'evaporatore, mantenendo attivo il processo di evaporazione. Nel frattempo, la soluzione diluita viene convogliata dalla pompa della soluzione all'HTG, dove viene nuovamente riscaldata e concentrata. In questo modo si completa un ciclo di raffreddamento e il ciclo si ripete.

Figura 2-1 Diagramma di flusso del processo

2.3 Componenti principali e funzioni
1. Generator
Funzione HTG: Fa bollire la soluzione con i gas di scarico ad alta temperatura o con il calore del bruciatore per generare il vapore refrigerante primario che entrerà nell'LTG e concentrerà la soluzione in una soluzione intermedia che fluirà verso l'HTHE.
Funzione LTG: Concentra la soluzione intermedia in una soluzione concentrata con il vapore refrigerante primario, che diventa acqua refrigerante, la quale a sua volta crea il vapore refrigerante secondario.

2. Condensatore
Funzione del condensatore: condensa il vapore refrigerante secondario proveniente dal LTG in acqua e raffredda l'acqua refrigerante primaria proveniente dall'HTG, con il calore che viene asportato dall'acqua di raffreddamento.

3. Evaporatore
Funzione dell'evaporatore: tramite l'evaporazione dell'acqua refrigerante, assorbe il calore dall'acqua che circola nel sistema di condizionamento dell'aria.

4. Assorbitore
Funzione di assorbimento: la soluzione concentrata assorbe il vapore refrigerante dall'evaporatore, mentre il calore viene dissipato dall'acqua di raffreddamento.

5. Scambiatore di calore
Funzione di scambio termico ad alta temperatura: recupera il calore dalla soluzione intermedia proveniente dal generatore di calore ad alta temperatura (HTG).
Funzione di scambio termico a bassa temperatura: recupera il calore dalla soluzione concentrata proveniente dal LTG.

6. Sistema automatico di spurgo dell'aria
Funzionamento del sistema: Il sistema di spurgo dell'aria è predisposto per aspirare l'aria non condensabile dalla pompa di calore e 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 servizio 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 per 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.