Amoniakalne hybrydowe układy absorpcyjne
Ocena użytkowników: / 1
SłabyŚwietny 
Data dodania: 24.06.2015

W obecnych czasach, gdy rosną oczekiwania co do zwiększania efektywności energetycznej obiegów termodynamicznych i pojawia się możliwość odzysku ciepła odpadowego, należy rozpatrywać różne rozwiązania techniczne obiegów chłodniczych.

Urządzenia absorpcyjne chłodnicze są idealnymi systemami poprawiającymi efektywność energetyczną, gdy pracują jako systemy odzysku ciepła odpadowego. W pracach (1; 2; 3) przedstawiono możliwości współpracy układów absorpcyjnych LiBr-H2O i układów wodnych strumienicowych jako układów zasilanych ciepłem odpadowym. Amoniakalne obiegi chłodnicze opisane w niniejszym artykule stanowią alternatywę do układów absorpcyjnych LiBr-H2O oraz układów chłodniczych strumienicowych. Obiegi te pozwalają nie tylko na osiąganie niskiej temperatury, ale również dają możliwość pracy jako układy generujące prąd elektryczny. W pracy opisano równoległe oraz szeregowe hybrydowe układy amoniakalne pozwalające na produkcję chłodu oraz prądu elektrycznego z ciepła odpadowego.

 

 

Zasada działania hybrydowych obiegów amoniakalnych

 

 

Zasada działania absorpcyjnego obiegu amoniakalnego związana jest z termodynamiczną równowagą dwóch substancji, z których jedna (napędowa) przetłacza czynnik roboczy, a druga (czynnik roboczy) transportuje dostarczane do układu ciepło. Czynnikiem roboczym jest amoniak NH3, czynnikiem napędowym jest woda. W absorberze amoniak na skutek braku równowagi termodynamicznej między dwoma substancjami zasysany jest z obszaru o obniżonym ciśnieniu (parownik lub wylot z turbiny). Dalej transportowany jest on za pomocą wody do generatora, gdzie bogaty roztwór wody i amoniaku jest odparowywany. Amoniak z mieszaniny odzyskiwany jest podczas rektyfi kowania. Ubogi roztwór wody i amoniaku powraca z rektyfi katora do absorbera, natomiast odseparowany amoniak realizuje procesy chłodnicze (np. w absorpcyjnym urządzeniu amoniakalnym chłodniczym) lub energetyczne (np. w obiegu Kaliny). Schematy przedstawione na rysunku 1. dotyczą kolejno:

  1. absorpcyjnego amoniakalnego obiegu chłodniczego (4). Obieg ten pracuje tylko na potrzeby produkcji chłodu. Teoretycznie obieg ten pozwala osiągnąć temperaturę nawet -30°C.
  2. absorpcyjnego amoniakalnego obiegu chłodniczego i generacji prądu elektrycznego w konfi guracji hybrydy równoległej. Obieg ten pracuje w zależności od zapotrzebowania albo na produkcję chłodu użytkowego albo na produkcję prądu elektrycznego. W przypadku zmniejszenia zapotrzebowania na chłód lub przy całkowitym jego braku istnieje możliwość podniesienia wartości ciśnienia zasilania na dolocie do turbiny, uzyskując wyższą sprawność podczas generacji prądu elektrycznego. Układ ten wyposażony jest w turbinę (ekspander) pracujący w warunkach zasilania zbliżonych do obiegów ORC.
  3. absorpcyjnego układu Kaliny (5).  Układ wyposażony jest w ekspander (turbinę) pozwalającą na generację prądu elektrycznego – układ ten nie pozwala na produkcję chłodu użytkowego.
  4. absorpcyjnego amoniakalnego obiegu chłodniczego i generacji prądu elektrycznego w konfi guracji hybrydy szeregowej. Obieg ten pracuje w układzie szeregowym, co bezpośrednio uzależnia pracę turbiny od zapotrzebowania na chłód w systemie parownika.

 

 

2015 06 41 1

Rys. 1. Układy amoniakalne absorpcyjne: A) układ chłodniczy amoniakalny, B) hybrydowy równoległy układ amoniakalny do produkcji chłodu i prądu elektrycznego, C) układ Kaliny do produkcji prądu elektrycznego, D) hybrydowy szeregowy układ amoniakalny do produkcji chłodu i prądu elektrycznego

 

 

Własności mieszaniny NH3-H2O

(...)

 

 

Wyniki obliczeń

(...)

 

 

Podsumowanie 

 

 

Biorąc pod uwagę fakt jakie, są wymagania co do realizowanych procesów, można zastosować odpowiednie układy poprawiające efektywność energetyczną poprzez zagospodarowanie ciepła odpadowego. Jednym z układów pozwalających na osiąganie temperatury ujemnej (teoretycznie nawet do -30°C) jest układ absorpcyjny amoniakalny. Układ ten pozwala również nawet na produkcję prądu elektrycznego. Biorąc pod uwagę możliwości techniczne, jakie układ absorpcyjny amoniakalny daje jako system odzysku ciepła niskotemperaturowego, to istnieje przesłanka do podjęcia takiej inwestycji, nawet jeśli instalacja amoniakalna stanowi pewne zagrożenie z uwagi na wybuchowość i agresywność amoniaku.

 

 

dr inż. Robert MATYSKO
Instytut Maszyn Przepływowych
Polska Akademia Nauk

 

 

LITERATURA:

[1] MATYSKO R., MIKIELEWICZ J.: Trigeneration system for producing electricity, heat and cold based on the ORC cycle and absorption compressing. Proc. Of 3th Conf. On Contemporary Problems of Thermal Engineering. CPOTE. Gliwice. 2012.

[2] MATYSKO R.: Absorpcyjne i sprężarkowe układy trigeneracyjne. Chłodnictwo i Klimatyzacja. 2012. (5).

[3] MATYSKO R.: Produkcja wody lodowej w obiegach parowych. Chłodnictwo i Klimatyzacja. 2012. (8).

[4] HEROLD K. E., RADERMACHER R., KLEIN S. A.: Absorption Chillers and Heat Pumps. CRC 1996.

[5] IBRAHIM O. M., KLEIN S. A.: Absorption power cycles. Energy vol. 21 No. 1 pp. 21-27. (1996).

[6] ALAMDARI G. S.: Simple Equations for predicting entropy of ammonia-water mixture. IJE Transactions B:Aplications Vol. 20. No. 1. (2007).

[7] CONDE-PETIT M. R.: Thermophysical Properties of Nh3+H2O solutions for the industrial design of absorption refrigeration equipment. M. Conde Engineering. 2004.

[8] GANESH N. S., SRINIVAS T.: Thermodynamic properties of binary mixture for power generation systems. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences Vol. 5. No. 10. (2010).

[9] GANESH N. S., SRINIVAS T.: Evaluation of thermodynamic properties of ammonia-water mixture up to 100 bar for power application systems. Journal of Mechanical Engineering Research. Vol.3. (1). pp. 25-29. January. 2011.

[10] IBRAHIM O. M., KLEIN S. A.: Thermodynamic properties of ammonia-water mixtures. ASHRAE Trans. 99. 1495-1502. (1993).

[11] PATEK J., KLOMFAR J.: Simple functions for fast calculations of selected thermodynamic properties of the ammonia-water system. Int. J. Refrig. Vol. 18. no. 4. pp. 228-234. 1995.

[12] SADHUKHAN K., CHOWDHURI A. K., MANDAL B.K.: Computer based thermodynamic properties of ammonia-water mixture for the analysis of power and refrigeration cycles. Int. Journal of Thermodynamics. Vol. 15 (No. 3). pp. 133-139. 2012.

[13] TILLNER-ROTH R., FRIEND D. G.: A Helmholtz free energy formulation of the thermodynamic properties of the mixture (Water + Ammonia). J. Phys. Chem. Ref. Data. Vol. 27. No. 1. 1998.

[14] Wei WU, Baolong WANG, Wenxing SHI, Xianting LI: An overview of ammonia-based absorption chillers and heat pumps. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 31 (2014). 681–707.

[15] Vinay G. BALAMURU, Osama M. IBRAHIM, Stanley M. BARNETT: Simulation of ternary ammonia–water–salt absorption refrigeration cycles. International Journal of Refrigeration. Volume 23. Issue 1. January 2000. Pages 31–42.

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.