Absorpční proces

Absorpční cyklus vynalezl v roce 1846 Ferdinand Carré za účelem výroby ledu s přívodem tepla. Je založen na principu, že absorpce amoniaku ve vodě způsobuje pokles tlaku par. Absorpční cykly vyrábějí chlad a/nebo topení s tepelným příkonem a minimálním elektrickým příkonem pomocí tepelných a hmotnostních výměníků, čerpadel a ventilů.

Absorpční procesAbsorpční cyklus lze považovat za mechanický parostrojní cyklus s kompresorem nahrazeným generátorem, absorbérem a kapalinovým čerpadlem. Výhodou absorpčního cyklu je, že vyžaduje zlomek elektrického příkonu a navíc využívá přírodní látky čpavek a vodu namísto halogenovaných uhlovodíků, které poškozují ozonovou vrstvu. Absorpční cyklus se široce používal od 20. let 20. století jako plynové chladničky / výrobníky ledu.

Základní činnost absorpčního cyklu čpavek-voda je následující. Do generátoru, který obsahuje roztok čpavkové vody bohatý na čpavek, se přivádí teplo. Teplo způsobuje desorpci vysokotlakých par čpavku z roztoku.

Teplo může pocházet buď ze spalování paliva, například čistého zemního plynu, nebo z odpadního tepla z výfukových plynů motorů, jiných průmyslových procesů, slunečního tepla nebo jiného zdroje tepla. Páry čpavku pod vysokým tlakem proudí do kondenzátoru, obvykle chlazeného venkovním vzduchem. Páry čpavku kondenzují na vysokotlakou kapalinu a uvolňují teplo, které lze využít k ohřevu produktu, například k vytápění prostor.

Vysokotlaká kapalina čpavku prochází omezením na nízkotlakou stranu cyklu. Tato kapalina při nízkém tlaku vře nebo se odpařuje ve výparníku. Tím vzniká produkt chlazení nebo chlazení. Nízkotlaká pára proudí do absorbéru, který obsahuje roztok bohatý na vodu získaný z generátoru.

Tento roztok absorbuje amoniak a zároveň uvolňuje absorpční teplo. Toto teplo lze využít jako teplo produktu nebo pro vnitřní rekuperaci tepla v jiných částech cyklu, čímž se odlehčí hořák a zvýší účinnost cyklu. Roztok v absorbéru, nyní opět bohatý na čpavek, se přečerpá do generátoru, kde je připraven k opakování cyklu.

Absorpční cyklus může používat různé pracovní dvojice. Pracovní dvojice se skládá z chladiva, obvykle čpavku nebo vody; a roztoku, který chladivo absorbuje. Mezi další pracovní páry patří lithium-bromid-voda; tridroxid-voda; a alkyrát-voda. Tridroxid a alkyrát jsou patentované pracovní páry společnosti Energy Concepts se speciálním využitím v průmyslu.

Absorpční cykly mohou pracovat s vysokou účinností díky využití pokročilých cyklů, využívajících tepelnou výměnu generátor-absorbér, více tlaků a více účinků. Tyto cykly využívají rozsáhlou vnitřní rekuperaci tepla, aby k dosažení stejného tepelného výkonu bylo zapotřebí menšího příkonu primárního paliva. Provoz s vysokou účinností a výhody ekologicky šetrných chladiv, čistých paliv a malého počtu pohyblivých částí vyžadujících údržbu činí z absorpce velmi dobrou volbu pro spotřebitele.

Absorpční cykly mohou produkovat různé tepelné výkony. V běžném komerčním použití jsou dnes plynové absorpční chladicí jednotky, které vyrábějí chlazenou vodu pro aplikace chlazení prostor. Absorpční cyklus může vyrábět nízkoteplotní chlad pro výrobu ledu nebo chladírenské skladování.

Chlazení na vstupu do turbíny je velmi efektivní využití absorpčního chlazení, které zvyšuje účinnost turbíny až o 15 %. V průmyslu existuje mnoho dalších aplikací, kde je k dispozici odpadní teplo a kde je zapotřebí chlazení. Pokročilé cykly mohou také vyrábět elektrický nebo hřídelový výkon výrobou páry nebo vysokotlaké páry pro pohon dvojice turbína/generátor.