Абсорбционный чиллер

Абсорбционная холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде. К абсорбционным холодильным машинам относятся так же аммиачные холодильные установки абсорбционного принципа действия.

История создания АБХМ

• Первое документированное использование искусственного охлаждения в 1756 году было осуществлено английским учёным Вильямом Калленом.
• Способность концентрированной серной кислоты поглощать (абсорбировать) водяной пар впервые была замечена Геральдом Найрне в 1777 году.
• В 1810 году Джоном Лесли создана первая искусственная ледоделка на основе поглощения сернистого газа водой.
• В 1834 году английским врачом Джейкобом Перкинсом (Jacob Perkins (англ.)) (1766—1844) была построена холодильная машина с использованием насоса (компрессора) на диэтиловом эфире.
• Французским учёным Фердинандом Карре (Ferdinand Carre (фр.)) (1824—1900) и его братом Эдмондом Карре (Edmond Carre) в 1846 году была изобретена аммиачная абсорбционная холодильная машина. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.
• В 1871 году была построена машина, работающая на метиловом эфире. В 1850 году Эдмонд Карре создал абсорбционную машину на воде и концентрированной серной кислоте.
• В 1923 году австралийцем Эдвардом Халлстромом изобретён оригинальный аммиачный абсорбционный холодильник упрощённой конструкции — Icy Ball (англ. ледяной шар).
• В 1926 году физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард изобретают так называемый холодильник Эйнштейна, который был запатентован в США 11 ноября 1930 года[2].
• В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу, предложенному Фердинадом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.
• Применение абсорбции в промышленном кондиционировании началось в конце 1950-х годов.
• В 1985 году были разработана и запатентована более эффективная АБХМ — трёхступенчатая абсорбционная холодильная машина с тремя конденсаторами и тремя генераторами.
• В 1993 году был запатентован альтернативный цикл трёхступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором.

Типы абсорбционных чиллеров

Принцип действия абсорбционного чиллера

На представленной схеме абсорбционного чиллера охладитель состоит из двух камер.

• Верхняя — генератор (AT). Это горячая камера с относительно высоким давлением.
• Нижняя — испаритель (VD) и абсорбер (AB). Это холодная камера с очень низким давлением (2мБар).

Под действием тепла (HM) в генераторе из раствора бромида лития выделяются пары воды (хладагента), которые переносятся в конденсатор. Водяной пар конденсируется, отдавая тепло воде охлаждающего контура KüW. Охлажденная вода по линии 5 поступает в испаритель, где при низком давлении закипает при температуре +6 °C и забирает тепло от охлаждаемого контура чиллер-фанкойл (KW). Насос VD прокачивает воду на форсунки, что способствует более интенсивному теплообмену. В других типах АБХМ охлаждаемый контур не обрызгивается, а погружается в ванну хладагента.

Оставшийся концентрированный раствор бромида лития по линии 1-2 через растворный теплообменник/гидравлический затвор WT1 переходит в абсорбер. Для улучшения абсорбции раствор разбрызгивается форсунками и поглощает водяной пар из испарителя. Процесс абсорбции связан с выделением теплоты, которая отводится охлаждающим контуром KüW в абсорбере АВ. Полученный раствор воды и бромида лития перекачивается по линии 3-4 в генератор через регулятор/теплообменник WT1, и цикл повторяется снова.

Преимущества абсорбционных чиллеров

По сравнению с компрессионными чиллерами, АБХМ обладают следующими преимуществами:

1. Минимальное потребление электроэнергии. Электроэнергия требуется для работы насосов и автоматики.
2. Минимальный уровень шума.
3. Экологически безопасны. Хладагентом является обычная вода. Утилизируют тепловую энергию сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственных процессов.
4. Длительный срок службы (не менее 20 лет).
5. Полная автоматизация.
6. Пожаро- и взрывобезопасность.
7. Абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Недостатки абсорбционных чиллеров

Абсорбционные чиллеры, по сравнению с компрессионными охладителями отличает:

1. Более высокая цена оборудования, примерно в 2 раза выше чем цена обычного охладителя.
2. Необходимость наличия дешевого (бесплатного) источника тепловой энергии с достаточно высокой температурой.
3. Относительно низкая энергетическая эффективность — тепловой коэффициент (отношение подведенной тепловой энергий к полученному холоду), равный 0,65-0,8 — для одноступенчатых машин, и 1—1,42 — для двухступенчатых машин.
4. Существенно больший вес, чем у обычного охладителя.
5. Необходимость использовать открытые охладители — градирни, что увеличивает водопотребление системы.