Absorptioprosessi

Absorptiokierron keksi vuonna 1846 Ferdinand Carré, jonka tarkoituksena oli tuottaa jäätä lämmön avulla. Se perustuu periaatteeseen, että ammoniakin imeytyminen veteen aiheuttaa höyrynpaineen alenemisen. Absorptiosyklit tuottavat jäähdytystä ja/tai lämmitystä lämpöpanoksella ja minimaalisella sähköpanoksella käyttämällä lämmön- ja massanvaihtimia, pumppuja ja venttiilejä.

AbsorptioprosessiAbsorptiokiertoa voidaan pitää mekaanisena höyrynpuristuskiertona, jossa kompressori on korvattu generaattorilla, absorbaattorilla ja nestepumpulla. Absorptiokierron etuna on, että se vaatii vain murto-osan sähköenergiasta, ja lisäksi siinä käytetään luonnollisia aineita ammoniakkia ja vettä otsonikerrosta heikentävien halogeenihiilivetyjen sijasta. Absorptiokierto oli laajalti käytössä 1920-luvulta lähtien kaasukäyttöisissä jääkaapeissa/jääpalakoneissa.

Ammoniakki-vesiabsorptiokierron perustoiminta on seuraava. Lämpöä syötetään generaattoriin, joka sisältää runsaasti ammoniakkia sisältävää ammoniakkivesiliuosta. Lämpö saa korkeapaineisen ammoniakkihöyryn desorboitumaan liuoksesta.

Lämpö voi olla peräisin joko polttoaineen, kuten puhtaasti palavan maakaasun, poltosta tai hukkalämpöä moottorin pakokaasuista, muista teollisuusprosesseista, aurinkolämmöstä tai mistä tahansa muusta lämmönlähteestä. Korkeapaineinen ammoniakkihöyry virtaa lauhduttimeen, jota tyypillisesti jäähdytetään ulkoilmalla. Ammoniakkihöyry tiivistyy korkeapaineiseksi nesteeksi, jolloin vapautuu lämpöä, jota voidaan käyttää tuotteen lämmitykseen, kuten tilojen lämmitykseen.

Korkeapaineinen ammoniakkineste kulkee rajoituksen läpi kierron matalapainepuolelle. Tämä neste matalassa paineessa kiehuu tai haihtuu höyrystimessä. Näin saadaan jäähdytys- tai jäähdytystuote. Matalapaineinen höyry virtaa absorbaattoriin, joka sisältää generaattorista saatua runsaasti vettä sisältävää liuosta.

Tämä liuos absorboi ammoniakin vapauttaen samalla absorptiolämpöä. Tämä lämpö voidaan käyttää tuotteen lämpönä tai sisäiseen lämmön talteenottoon syklin muissa osissa, jolloin poltinta ei kuormiteta ja syklin hyötysuhde kasvaa. Absorberissa oleva liuos, jossa on jälleen runsaasti ammoniakkia, pumpataan generaattoriin, jossa se on valmis toistamaan syklin.

Absorptiokierrossa voidaan käyttää erilaisia työpareja. Työpari koostuu kylmäaineesta, tyypillisesti ammoniakista tai vedestä, ja liuoksesta, joka absorboi kylmäainetta. Muita työpareja ovat litium-bromidi-vesi, tri doksidi-vesi ja alkitraatti-vesi. Tridroksidi ja alkitraatti ovat Energy Conceptsin patentoimia työpareja, joilla on erityissovelluksia teollisuudessa.

Absorptiosyklit voivat toimia korkealla hyötysuhteella hyödyntämällä kehittyneitä syklejä, joissa käytetään generaattorin ja absorbaattorin lämmönvaihtoa, useita paineita ja useita vaikutuksia. Näissä sykleissä käytetään laajaa sisäistä lämmön talteenottoa, jolloin saman lämpötehon tuottamiseen tarvitaan vähemmän polttoainetta. Korkea hyötysuhde sekä ympäristöystävällisten kylmäaineiden, puhtaasti palavien polttoaineiden ja harvojen huoltoa vaativien liikkuvien osien tuomat edut tekevät absorptiosta erittäin hyvän valinnan kuluttajille.

Absorptioprosessit voivat tuottaa erilaisia lämpötehoja. Yleisessä kaupallisessa käytössä ovat nykyään kaasukäyttöiset absorptiokylmäkoneet, jotka tuottavat jäähdytettyä vettä tilojen jäähdytyssovelluksiin. Absorptiokierto voi tuottaa matalan lämpötilan jäähdytystä jään tuotantoa tai kylmävarastointia varten.

Turbiinin sisääntulojäähdytys on erittäin tehokas absorptiojäähdytyksen käyttökohde, joka parantaa turbiinin hyötysuhdetta jopa 15 prosenttia. Teollisuudessa on monia muita sovelluksia, joissa hukkalämpöä on saatavilla ja jäähdytystä tarvitaan. Kehittyneillä sykleillä voidaan myös tuottaa sähkö- tai akselitehoa tuottamalla höyryä tai korkeapainehöyryä turbiini/generaattoriparin käyttövoimaksi.