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Enfriador de absorción de agua caliente y escape
2.1Principio de funcionamiento
A una atmósfera de presión, el agua hierve a 100 °C, pero a 0,00891 atmósferas, su punto de ebullición desciende a 5 °C. La temperatura de ebullición del agua disminuye a medida que disminuye la presión. Si podemos crear un entorno de muy baja presión —o alto vacío— donde el agua hierva y se evapore, podemos lograr un efecto de enfriamiento.
El enfriador de gases de escape y agua caliente funciona según este principio: el agua hierve y se evapora en los tubos de transferencia de calor del evaporador de baja presión, absorbiendo así el calor y produciendo agua fría a baja temperatura. Para mantener la evaporación y la absorción de calor continuas en el evaporador, es necesario reponer constantemente el agua refrigerante, mientras que el vapor refrigerante evaporado se elimina continuamente. Esta función se logra mediante las propiedades de absorción de la solución de bromuro de litio (LiBr).
2.2 Diagrama de flujo
Proceso de enfriamiento:
El principio de funcionamiento de la unidad de absorción de LiBr con gases de escape y agua caliente se muestra en la Figura 2-1. La solución diluida que sale del absorbedor es bombeada por la bomba HTG a través del intercambiador de calor de baja temperatura hacia el LTG. Dentro del LTG, la solución diluida se calienta con agua caliente y vapor refrigerante a alta temperatura proveniente del HTG, concentrándose en una solución intermedia y produciendo simultáneamente vapor refrigerante. Tras calentar la solución diluida en el LTG, el vapor refrigerante a alta temperatura se condensa en agua refrigerante. A través de un tubo en U, junto con el vapor refrigerante generado en el LTG, entra en el condensador, donde se enfría con agua de refrigeración para convertirse en agua refrigerante.
La solución intermedia procedente del generador de baja temperatura (LTG) se divide en dos corrientes. Una de ellas es bombeada por la bomba del LTG a través de un intercambiador de calor de alta temperatura hacia el generador de alta temperatura (HTG). Calentada por los gases de escape o el gas combustible a alta temperatura, produce vapor refrigerante a alta temperatura, lo que concentra aún más la solución. Tras enfriarse mediante el intercambiador de calor de alta temperatura, esta solución concentrada se mezcla con la otra corriente de solución intermedia para formar una solución mixta.
El agua refrigerante producida en el condensador pasa por un tubo en U antes de entrar en el evaporador. Debido a la baja presión en el evaporador, parte del agua refrigerante se evapora. La mayor parte del agua refrigerante es bombeada por la bomba de refrigerante y pulverizada sobre los tubos del intercambiador de calor del evaporador. Absorbe el calor del agua de refrigeración que circula por los tubos y se evapora, reduciendo así la temperatura del agua de refrigeración dentro de los tubos y logrando el efecto de refrigeración.
Una solución mixta es bombeada por la bomba del absorbedor a través del intercambiador de calor de baja temperatura hacia el absorbedor. Esta solución se rocía sobre los tubos del intercambiador de calor del absorbedor, donde se enfría mediante el agua de refrigeración circulante. Tras un descenso de su temperatura, absorbe el vapor refrigerante del evaporador, convirtiéndose en una solución diluida. De este modo, la solución mixta absorbe continuamente el vapor refrigerante generado por la evaporación del agua refrigerante en el evaporador, lo que permite que el proceso de evaporación en el evaporador continúe de forma ininterrumpida. La solución de LiBr, ahora diluida al absorber el vapor refrigerante del evaporador, es bombeada por una bomba de solución al generador de calor para su ebullición y concentración. Esto completa un ciclo de refrigeración. A medida que este proceso se repite indefinidamente, el evaporador suministra continuamente agua fría a baja temperatura para la refrigeración de sistemas de aire acondicionado o procesos industriales.
Proceso de calentamiento:
El circuito de agua de refrigeración y el circuito de agua refrigerante dejan de funcionar, y el circuito de agua fría se convierte en un circuito de agua caliente. La solución diluida en el absorbedor es bombeada por las bombas LTG y HTG hacia el LTG y HTG, donde se calienta y concentra. El vapor refrigerante resultante entra en el evaporador a través de tuberías y válvulas, se condensa en el haz de tubos del evaporador y calienta el agua caliente que fluye por los tubos del intercambiador de calor del evaporador. El agua refrigerante condensada fluye desde la placa del evaporador a través de una válvula hacia el absorbedor. La solución concentrada del HTG entra en el absorbedor a través de una válvula, mezclándose con el agua refrigerante para formar una solución diluida. Esta solución diluida es bombeada por bombas de solución hacia el LTG y HTG. Este ciclo continuo logra el objetivo de calentamiento.
Higo.2-1 Diagrama de flujo del proceso
2.3Componentes y funciones principales
1. Generador
HTGFunción:El calor de los gases de escape a alta temperatura evapora el agua de la solución intermedia, convirtiéndola en vapor refrigerante primario y concentrándola. El vapor refrigerante primario entra en el generador de baja temperatura (LTG), mientras que la solución concentrada fluye hacia el intercambiador de calor de alta temperatura.
Función LTG:Mediante el uso de agua caliente y el vapor refrigerante primario generado para concentrar la solución diluida del absorbedor en una solución intermedia, el vapor refrigerante primario se convierte en agua refrigerante y genera posteriormente vapor refrigerante secundario.
2. Condensador
Función del condensador:El condensador es una unidad generadora de calor. El vapor refrigerante del generador entra en el condensador y calienta el agua caliente sanitaria (ACS) a una temperatura más alta. De esta forma, se produce el efecto de calentamiento. Tras calentar el ACS, el vapor refrigerante se condensa y pasa al evaporador.
El condensador, con una estructura de carcasa y tubos, consta de tubos de transferencia de calor, placa tubular, placa de soporte, carcasa, depósito de agua y cámara de agua. Normalmente, el condensador y el generador están interconectados directamente mediante tuberías, por lo que tienen prácticamente la misma presión.
3. Evaporador
Función del evaporador:El evaporador es una unidad de recuperación de calor residual. El agua refrigerante del condensador se evapora de la superficie del tubo de transferencia de calor, absorbiendo el calor y enfriando el agua fría en su interior. De esta forma, se recupera el calor residual. El vapor refrigerante que se evapora de la superficie del tubo de transferencia de calor entra en el absorbedor.
El evaporador, con estructura de carcasa y tubos, consta de tubo de transferencia de calor, placa tubular, placa de soporte, carcasa, placa deflectora, bandeja de goteo, rociador y cámara de agua. La presión de trabajo del evaporador es aproximadamente 1/10 de la presión del generador.
4. Amortiguador
Función de absorción:El absorbedor es una unidad de generación de calor. El vapor refrigerante del evaporador entra en el absorbedor, donde es absorbido por la solución concentrada. Esta solución concentrada se diluye y se bombea al siguiente ciclo. Mientras el vapor refrigerante es absorbido por la solución concentrada, se produce una gran cantidad de calor que calienta el agua caliente sanitaria a una temperatura más alta. De esta forma, se logra el efecto de calefacción.
Con una estructura de carcasa y tubos, el absorbedor consta del tubo de transferencia de calor, la placa tubular, la placa de soporte, la carcasa, el tubo de purga, el rociador y la cámara de agua. El absorbedor es el recipiente de menor presión dentro del sistema de bomba de calor y, por lo tanto, el que recibe mayor impacto del aire no condensable.
5. Intercambiador de calor
Alta temperatura HFunción de intercambio de alimentos:Recupera el calor de la solución de alta concentración. Gracias a su estructura de placas, el intercambiador de calor ofrece una alta eficiencia térmica y un notable ahorro energético.
Baja temperatura HFunción de intercambio de alimentos:Recupera el calor de las soluciones intermedias. Gracias a su estructura de placas, el intercambiador de calor ofrece una alta eficiencia térmica y un notable ahorro energético.
6. Sistema de purga de aire automático
Función del sistema:El sistema de purga de aire está listo para bombear el aire no condensable de la bomba de calor y mantener un alto vacío. Durante su funcionamiento, la solución diluida fluye a alta velocidad para generar una zona de baja presión alrededor de la boquilla eyectora. De esta forma, se bombea el aire no condensable fuera de la bomba de calor. El sistema opera simultáneamente con la bomba de calor. Mientras la bomba de calor está en funcionamiento, el sistema automático ayuda a mantener un alto vacío en su interior, garantizando así el rendimiento del sistema y una vida útil máxima.
El sistema de purga de aire es un sistema compuesto por el eyector, el enfriador, la trampa de aceite, el cilindro neumático y la válvula.
7.Bomba de solución
La bomba de solución se utiliza para suministrar la solución de LiBr y garantizar el flujo normal de los fluidos de trabajo dentro de la bomba de calor.
La bomba de solución es una bomba centrífuga encapsulada totalmente cerrada que se caracteriza por la ausencia de fugas de líquido, bajo nivel de ruido, alto rendimiento a prueba de explosiones, mínimo mantenimiento y una larga vida útil.
8. Bomba de refrigerante
La bomba de refrigerante se utiliza para suministrar agua refrigerante y asegurar la pulverización normal de agua refrigerante sobre el evaporador.
La bomba de refrigerante es una bomba centrífuga encapsulada y totalmente cerrada que se caracteriza por la ausencia de fugas de líquido, bajo nivel de ruido, alto rendimiento a prueba de explosiones, mínimo mantenimiento y una larga vida útil.
9. Bomba de vacío
La bomba de vacío se utiliza para la purga de vacío en la fase de arranque y para la purga de aire en la fase de funcionamiento.
La bomba de vacío incorpora una rueda de paletas rotativas. La clave de su rendimiento reside en la gestión del aceite de vacío. La prevención de la emulsificación del aceite tiene un impacto claramente positivo en el rendimiento de la purga de aire y contribuye a prolongar su vida útil.
10.Gabinete eléctrico
Como centro de control de la bomba de calor de bromuro de litio, el armario eléctrico alberga los controles principales y los componentes eléctricos.
Recuperación de calor residual.Energía Conservación&Emisión Reducción
Puede aplicarse para recuperar aguas residuales de baja temperatura o vapor de baja presión en la generación de energía térmica, la perforación petrolífera, el sector petroquímico, la siderurgia, el procesamiento químico, etc. Puede utilizar agua de río, agua subterránea u otra fuente de agua natural, convirtiendo el agua caliente de baja temperatura en agua caliente de alta temperatura para calefacción urbana o calefacción de procesos.
Control inteligente y fácil manejo
Control totalmente automático, permite encender/apagar con solo pulsar un botón, regular la carga, controlar el límite de concentración de la solución y realizar la monitorización remota.
Sistema de control de inteligencia artificial (V5.0)
■Funciones de control totalmente automáticas
El sistema de control (IA, V5.0) se caracteriza por funciones potentes y completas, como arranque/apagado con un solo botón, encendido/apagado temporizado, sistema de protección de seguridad avanzado, ajuste automático múltiple, enclavamiento del sistema, sistema experto, diálogo hombre-máquina (en varios idiomas), interfaces de automatización de edificios, etc.
■Completounidadfunción de autodiagnóstico y protección de anomalías
El sistema de control (IA, V5.0) cuenta con 34 funciones de autodiagnóstico y protección contra anomalías. El sistema tomará medidas automáticas según el nivel de la anomalía. Esto tiene como objetivo prevenir accidentes, minimizar la intervención humana y garantizar un funcionamiento continuo, seguro y estable del sistema de refrigeración.
■Únicoloadaajustefunción
El sistema de control (AI, V5.0) cuenta con una función única de ajuste de carga que permite la regulación automática de la potencia del enfriador según la carga real. Esta función no solo ayuda a reducir el tiempo de arranque/parada y el tiempo de dilución, sino que también contribuye a disminuir el tiempo de inactividad y el consumo de energía.
■Volumen de circulación de solución único tecnología de control
El sistema de control (AI, V5.0) emplea una innovadora tecnología de control ternario para ajustar el volumen de circulación de la solución. Tradicionalmente, solo se utilizan los parámetros del nivel de líquido del generador para controlar dicho volumen. Esta nueva tecnología combina las ventajas de la concentración y la temperatura de la solución concentrada con el nivel de líquido en el generador. Asimismo, se aplica una avanzada tecnología de control de frecuencia variable a la bomba de solución para que la unidad alcance un volumen óptimo de circulación. Esta tecnología mejora la eficiencia operativa y reduce el tiempo de arranque y el consumo de energía.
■Control de la concentración de la solucióntecnología
El sistema de control (AI, V5.0) utiliza una tecnología de control de concentración única que permite la monitorización y el control en tiempo real de la concentración y el volumen de la solución concentrada, así como del volumen de agua caliente. Este sistema mantiene el enfriador en condiciones seguras y estables de alta concentración, mejora su eficiencia operativa y previene la cristalización.
■Aire automático inteligentepurgafunción
El sistema de control (IA, V5.0) permite la monitorización en tiempo real del estado del vacío y la purga automática del aire no condensable.
■Control de parada de dilución único
Este sistema de control (AI, V5.0) permite controlar el tiempo de funcionamiento de las distintas bombas necesarias para la dilución, en función de la concentración de la solución, la temperatura ambiente y el volumen restante de agua refrigerante. De este modo, se mantiene una concentración óptima en el enfriador tras su parada. Se evita la cristalización y se reduce el tiempo de reinicio del enfriador.
■Sistema de gestión de parámetros de funcionamiento
Mediante la interfaz de este sistema de control (AI, V5.0), el operador puede realizar cualquiera de las siguientes operaciones para 12 parámetros críticos relacionados con el rendimiento del enfriador: visualización en tiempo real, corrección y configuración. Se pueden guardar registros de los eventos de operación históricos.
■Unidadsistema de gestión de fallos
Si se muestra alguna alerta de fallo ocasional en la interfaz de operación, este sistema de control (AI, V5.0) puede localizar y detallar el fallo, proponer una solución o brindar orientación para la resolución de problemas. Se pueden realizar clasificaciones y análisis estadísticos de fallos históricos para facilitar el servicio de mantenimiento que prestan los operadores.
