흡수식 냉동기의 분류와 이중효용 방식


흡수식 냉동기의 분류와 이중효용 방식

구분취출
열원
가 열 원명 칭
종별사 양
흡수식
냉동기
냉수
전용

저압증기(1~1.5kg/cm2G)일중효용 흡수식 냉동기
중․고압증기(3~8kg/cm2G)이중효용 흡수식 냉동기

저온수(70~95℃)일중효용 저온수 흡수식 냉동기
중온수(110~150℃)일중효용 중온수 흡수식 냉동기
고온수(180~200℃)이중효용 고온수 흡수식 냉동기
흡수식
냉온수유닛
냉온수병용


가스연료(LNG, LPG+AIR 등)일중효용 가스 흡수식 냉온수유닛
이중효용 가스 흡수식 냉온수유닛
공기열교환기 부착 가스 흡수식 냉온수유닛
오일연료(등유, 경유, 중유 등)일중효용 오일 흡수식 냉온수유닛
이중효용 오일 흡수식 냉온수유닛
가스․오일 병용 연료이중 효용 가스․오일전환 연소형 
흡수식 냉온수유닛


폐가스(300~800℃)일중효용 폐가스 흡수식 냉온수유닛
이중효용 폐가스 흡수식 냉온수유닛
흡수식
냉동기
냉수
전용
폐온수(70℃ 이상)가열원 종류별 온수 항목 참조
폐증기(0.5kg/cm2G 이상)가열원 종류별 증기 항목 참조


온수(70~95℃)가열원 종류별 온수 항목 참조
온수+보조증기
(70~95℃+2~8kg/cm2G)
태양열 이용 일중․이중 조합형
흡수식 냉동기
흡수식
냉온수유닛
냉온수병용온수+직화연료(70~95℃+LNG 또는 LPG+AIR, 등유, 경유, 중유)태양열 이용 가스 흡수식 냉동수유닛
태양열 이용 오일 흡수식 냉동수유닛

이중효용 방식의 장점

일중효용형 흡수식 냉동기는 재생기에서 발생된 냉매증기가 응축기의 냉각수에 의해 액화(응축)할 때에 발생하는 응축열 전부를 냉각수로 방출시킨다. 이러한 방출 응축열을 이용하여 보다 더 높은 효율을 얻기 위해 고안한 것이 이중효용형 흡수식 냉동기이다.

이중효용형은 일중효용형에 재생기를 1개 더 추가하여 설치한 것으로, 이 2개의 재생기를 저온재생기와 고온재생기로 구분하고, 고온재생기에서 발생한 냉매증기의 응축열을 저온재생기에서 LiBr 수용액을 농축시키기 위한 열로 사용함으로써 응축기에서 버려지는 응축열을 유효하게 활용하여 에너지 절약을 도모한다. 

그림 8.과 9.를 이용하여 일중효용과 이중효용을 비교하여 설명하면, 동일한 재생기 가열량(Q)에 대해 일중효용에서는 (Q×η)의 냉매액이 얻어지나, 이중효용에서는 (Q×η1)+(Q×η1×η2) = (Q×η1)×(1+η2)의 냉매액이 얻어진다. 여기서 η는 재생기의 열효율이다.

η1과 η2를 65%라 하면, 일중효용에서 얻어지는 냉매량은 0.65Q이고 이중효용형에서 얻어지는 냉매량은 0.65(1+0.65)Q = 1.07Q이다. 이처럼 이중효용화함에 따라 가열량이 동일할 때 일중효용형의 냉매량보다 1.65배의 냉매액이 얻어진다.

따라서, 이중효용에서 일중효용형과 같은 량의 냉매액을 얻기 위해서는 일중효용 가열량의 60% 정도만을 사용하여도 된다. 일반적으로 고온재생기는 내부압력이 약 550~650mmHg 정도, 온도가 약 150℃ 정도가 된다.

또, 용액열교환기를 2개 설치하여 흡수기에서 나온 희용액의 온도를 상승시켜, 재생기에서 가열에 필요한 열량을 절약하여 열효율을 향상시키고, 고온재생기와 저온재생기에서 나온 농용액의 온도를 저하시켜 흡수기에서 냉매증기를 흡수하는 능력을 향상시켜 준다.

이중효용형의 흐름 방식

1) 병렬흐름 방식

흡수기로부터 용액펌프와 저온열교환기를 거쳐 온 희용액을 약 50%정도는 고온열교환기를 거쳐 고온재생기로 나머지 약 50%는 저온재생기로 보내어 고온재생기로부터 오는 냉매증기를 이용하여 가열․농축하는 사이클이다. 

※ 병렬흐름 방식의 장점

① 흡수기로부터 고온재생기로 흐르는 묽은 용액량이 직렬흐름 방식의 약 1/2이므로 용액을 냉매증기가 발생하기 시작하는 온도까지 가열하기 위한 열량(현열)을 절감할 수 있으며 열교환기의 크기도 직렬흐름 방식의 약 반으로 소형화할 수 있다.

② 저온재생기의 용액온도가 낮으므로, 고온재생기에서 발생하는 냉매증기의 압력도 직렬흐름 방식에 비하여 약 100mmHg정도 낮다. 즉, 고온재생기의 압력이 낮으므로 고압 보호장치의 작동에 의한 기계의 정지 염려가 적으며 충분한 여유를 가지고 운전할 수 있다.

③ 병렬흐름 방식에서 흡수기로 환원되는 용액의 농도는 직렬흐름 방식에 비하여 듀링선도의 결정 석출 한계선으로부터 보다 멀리 떨어져 있으므로 용액이 결정될 위험이 적으며, 또한 고온재생기 용액의 온도가 낮으므로 고온재생기 내부가 부식될 염려가 적다.

④ 직렬흐름 방식에서는 고온재생기의 용액을 저온재생기로 흐르게 하기 위해 고온재생기를 높은 위치에 설치해야 하지만, 병렬흐름 방식에서는 고온재생기의 용액이 저온재생기를 거치지 않고 직접 흡수기로 흐르므로 고온재생기를 높은 위치에 설치할 필요가 없으며 공간을 유용하게 이용하여 냉동기의 크기를 소형화할 수 있다.