배기가스 및 천연가스 흡수식 냉각기

2.1 작동 원리
우리 일상생활에서 피부에 알코올 몇 방울을 떨어뜨리면 시원함을 느끼는 것은 모두 알고 있듯이, 알코올이 증발하면서 피부의 열을 흡수하기 때문입니다. 알코올뿐만 아니라 모든 액체는 증발하면서 주변의 열을 흡수합니다. 대기압이 낮을수록 증발 온도도 낮아집니다. 예를 들어, 1기압에서 물의 끓는점은 100℃이지만, 대기압이 0.00891기압으로 떨어지면 끓는점은 5℃가 됩니다. 따라서 진공 상태에서는 물이 매우 낮은 온도에서 기화할 수 있습니다.
이것이 리튬 브롬화수소(LiBr) 흡수식 냉각기의 기본 작동 원리입니다. 물(냉매)이 고진공 흡수기에서 기화되어 냉각 대상 물로부터 열을 흡수합니다. 그런 다음 냉매 증기는 리튬 브롬화수소 용액(흡수제)에 흡수되어 펌프를 통해 순환됩니다. 이 과정이 반복됩니다.
2.2 흐름도
냉각기의 작동 원리는 그림 2-1과 같습니다. 흡수기에서 용액 펌프로 이송된 희석 용액은 저온 열교환기(LTHE)와 고온 열교환기(HTHE)를 거친 후 고온 발생기(HTG)로 들어갑니다. HTG에서는 고온의 연도 가스와 천연 가스에 의해 끓어 고압, 고온의 냉매 증기를 생성합니다. 희석 용액은 중간 용액으로 변환됩니다.
중간 용액은 고온 열교환기(HTHE)를 거쳐 저온 발생기(LTG)로 흐르고, 거기서 고온 열교환기(HTG)에서 나온 냉매 증기에 의해 가열되어 냉매 증기를 생성합니다. 이로써 중간 용액은 농축 용액이 됩니다.
HTG에서 생성된 고압, 고온의 냉매 증기는 LTG의 중간 용액을 가열한 후 냉매수로 응축됩니다. 이 물은 스로틀링 과정을 거친 후 LTG에서 생성된 냉매 증기와 함께 응축기로 들어가 냉각수에 의해 냉각되어 냉매수로 변환됩니다.
응축기에서 생성된 냉매수는 U자형 배관을 통해 증발기로 흐릅니다. 증발기 내부의 매우 낮은 압력으로 인해 냉매수의 일부는 기화되고, 대부분은 냉매 펌프에 의해 증발기 튜브 다발에 분사됩니다. 튜브 다발에 분사된 냉매수는 튜브 다발 내부를 흐르는 물의 열을 흡수하여 다시 기화됩니다.
LTG에서 나온 농축 용액은 LTHE를 거쳐 흡수기로 흘러 들어가 튜브 번들에 분사됩니다. 그런 다음 튜브 번들 내부를 흐르는 물에 의해 냉각된 농축 용액은 증발기에서 나오는 냉매 증기를 흡수하여 희석 용액이 됩니다. 이처럼 농축 용액은 증발기에서 생성되는 냉매 증기를 지속적으로 흡수하여 증발 공정을 계속 진행시킵니다. 한편, 희석 용액은 용액 펌프를 통해 HTG로 이송되어 다시 끓어오르면서 농축됩니다. 이렇게 냉각 사이클이 완료되고 사이클이 반복됩니다.

그림 2-1 공정 흐름도

2.3 주요 구성 요소 및 기능
1. 발전기
HTG 기능: 고온의 연도 가스 또는 버너의 열을 이용하여 용액을 끓여 1차 냉매 증기를 생성합니다. 이 증기는 LTG로 들어가 용액을 농축시켜 중간 용액을 만들고, 이 중간 용액은 HTHE로 흐릅니다.
LTG 기능: 중간 용액을 1차 냉매 증기가 포함된 고농축 용액으로 농축하여 냉매수를 생성하고, 이 냉매수가 다시 2차 냉매 증기를 생성합니다.

2. 응축기
응축기 기능: LTG에서 발생하는 2차 냉매 증기를 물로 응축시키고, HTG에서 발생하는 1차 냉매수를 냉각시키며, 냉각수가 열을 흡수합니다.

3. 증발기
증발기 기능: 냉매수(물)를 증발시켜 에어컨 시스템을 통해 흐르는 물에서 열을 흡수합니다.

4. 흡수기
흡수기 기능: 농축 용액이 증발기에서 냉매 증기를 흡수하고, 냉각수가 열을 흡수합니다.

5. 열교환기
고온 열교환기 기능: HTG에서 생성된 중간 용액으로부터 열을 회수합니다.
저온 열교환기 기능: LTG에서 농축 용액으로부터 열을 회수합니다.

6. 자동 공기 배출 시스템
시스템 기능: 공기 퍼지 시스템은 열 펌프 내부의 비응축성 공기를 배출하고 고진공 상태를 유지하도록 설계되었습니다. 작동 중 희석 용액이 고속으로 흐르면서 이젝터 노즐 주변에 국부적인 저압 영역을 형성합니다. 이로써 비응축성 공기가 열 펌프에서 배출됩니다. 이 시스템은 열 펌프와 동시에 작동합니다. 열 펌프가 작동하는 동안 자동 시스템은 내부의 고진공 상태를 유지하여 시스템 성능을 보장하고 수명을 극대화합니다.
공기 배출 시스템은 이젝터, 쿨러, 오일 트랩, 공기 실린더 및 밸브로 구성된 시스템입니다.

7. 용액 펌프
용액 펌프는 LiBr 용액을 공급하고 열 펌프 내부의 액체 작동 매체의 정상적인 흐름을 확보하는 데 사용됩니다.
이 솔루션 펌프는 액체 누출이 전혀 없고, 소음이 적으며, 방폭 성능이 뛰어나고, 유지 보수가 최소화되며, 수명이 긴 완전 밀폐형 원심 펌프입니다.

8. 냉매 펌프
냉매 펌프는 냉매수를 공급하고 증발기에 냉매수가 정상적으로 분사되도록 하는 데 사용됩니다.
냉매 펌프는 액체 누출이 전혀 없고, 소음이 적으며, 방폭 성능이 뛰어나고, 유지 보수가 최소화되어 있으며, 수명이 긴 완전 밀폐형 원심 펌프입니다.

9. 진공 펌프
진공 펌프는 시동 단계에서 진공 퍼징에, 작동 단계에서 공기 퍼징에 사용됩니다.
이 진공 펌프는 회전식 베인 휠을 특징으로 합니다. 성능의 핵심은 진공 오일 관리입니다. 오일 유화 방지는 공기 배출 성능에 분명히 긍정적인 영향을 미치고 서비스 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.

10. 전기 캐비닛
리튬 브롬화수소 열펌프의 제어 센터 역할을 하는 전기 캐비닛에는 주요 제어 장치와 전기 부품이 들어 있습니다.