Legújabb Bejelentkezések
Látnivalók
Az ASHRAE által az R-717 nómenklatúra szerint a természetes hűtőközegek csoportjába sorolva az ammónia nem rombolja le az ózonréteget, és tulajdonságai miatt előnye, hogy -70 ° C-ig terjed.
Az ASHRAE által az R-717 nómenklatúra szerint a természetes hűtőközegek csoportjába sorolva az ammónia nem rombolja le az ózonréteget, és tulajdonságai miatt előnye, hogy -70 ° C-ig terjed.
Ing. Joel Rubio Márquez
Az ammónia hőátadási együtthatója magasabb, mint az R-22, termodinamikai és szállítási tulajdonságai miatt
A hűtés sokáig ismert folyamat. A 12. században a kínaiak sós keverékeket használtak a víz hűtésére; A 16. és 17. században olyan kutatók és szerzők, mint Boyle, Faraday (az ammónia elpárologtatásával kapcsolatos kísérleteikkel) tették meg az első gyakorlati kísérleteket a hideg előállítására.
1834-ben Perkins kifejlesztette szabadalmát egy éteres kompressziós hűtőgéphez, és 1835-ben Thilorier tágulással szárazjeget gyártott; Tellier megépítette az első kereskedelmi célú sűrítőgépet, a Pictet kifejleszt egy kén-dioxid sűrítő gépet.
Az ammónia volt az első hűtőközeg, amelyet mechanikus kompressziós hűtőüzemekben használtak 1876-ban Carl von Linde. Azóta olyan nagy hűtőüzemekben használják, mint a tejüzemek, sörfőzdék, vágóhidak és más helyeken, ahol nagy a hűtési igény.
A mai napig az ammónia továbbra is a legelterjedtebb hűtőközeg az ipari hűtőrendszerekben a legtöbb étel és ital feldolgozásához és tartósításához. Az ammónia a hűtéstechnika fejlődésének élvonalában állt, mivel az élelmiszer-feldolgozás, a tárolás és az elosztási logisztika elengedhetetlen része.
Az ASHRAE és az R-717 besorolás alapján a természetes hűtőközegek csoportjába nem rombolja le az ózonréteget, és nem járul hozzá a globális felmelegedéssel járó üvegházhatáshoz. Valójában az ammónia a természetben általában előforduló vegyület. A föld nitrogén körforgásában elengedhetetlen, és a légkörbe történő kibocsátása azonnal újrafeldolgozódik. Ez összhangba hozza a globális felmelegedés csökkentésére és az ózonréteg megsemmisítésére vonatkozó nemzetközi megállapodásokkal.
A hűtőközegek és a hűtőrendszerek környezeti hatásainak megfelelő felméréséhez meg kell vizsgálni mind a globális felmelegedésre gyakorolt közvetlen, mind közvetett hatásukat. A hűtőrendszerek a hűtőközeg-szivárgások okozta üvegházhatás révén közvetlenül hozzájárulnak a globális felmelegedéshez. Közvetett módon hozzájárulnak a globális felmelegedéshez azáltal, hogy szén-dioxid-kibocsátást eredményeznek, mivel a fosszilis tüzelőanyagok átalakulnak a hűtőrendszerek működtetéséhez szükséges energiává.
A „teljes egyenértékű felmelegedési hatás” (TEWI) meghatározása ezen közvetlen és közvetett hozzájárulás összegeként történik. Az ammónia TEWI-értéke nagyon alacsony, mivel önmagában nem járul hozzá a globális felmelegedéshez. Kedvező termodinamikai jellemzőik miatt az ammónia-hűtőrendszerek kevesebb energiát fogyasztanak, mint más szokásos hűtőközegek. Ennek eredményeként közvetett előnye van a globális felmelegedésnek az áramtermelő erőművek alacsonyabb CO2-kibocsátása miatt.
| Ammónia tulajdonságai |
| • Öngyulladási hőmérséklet: 690 ° C (1274 ° F) • Alsó gyulladási határ (LII): 16% • Felső gyulladási határ (LSI): 25% |
Az ammónia mérsékelt üzemanyag, amelyet az ipari vegyipari szektor szakértői viszonylag nem éghetőnek tartanak. Az ammónia égési energiája kisebb, mint az öngyulladási energiája, ez azt jelenti, hogy az ammónia nem maradhat égve önmagában külső gyújtóforrás nélkül, annak ellenére, hogy ugyanaz a forrás indította el a tüzet.
A magas koncentrációjú ammónia rendkívül mérgező, de erős szaga kiváló riasztást jelent. Az ammónia koncentrációja, ahol a szaga nem viselhető el (körülbelül 0,03 térfogatszázalék), nem káros, amennyiben csak korlátozott ideig van kitéve (még egy óránál is hosszabb ideig), nincs észrevehető negatív hatása hatással van az emberek egészségére).
Az ammónia költsége jóval alacsonyabb, mint bármely szintetikus hűtőközegé, általában 10-20% -kal olcsóbb a telepítése. Termodinamikailag az ammónia 3–10% -kal hatékonyabb, mint a többi hűtőközeg; ennek eredményeként az ammónia-hűtőrendszer elektromos fogyasztása alacsonyabb.
Az ammónia költsége önmagában lényegesen alacsonyabb, mint más hűtőközegeké, és ugyanahhoz az alkalmazáshoz kisebb mennyiséget igényel, mint más hűtőközegek, és mivel természetes anyag, nincs határideje, amikor előállítható vagy felhasználható, ellentétben más szintetikus hűtőközegekkel amelyek felhasználása vagy gyártása bizonyos évekre korlátozódik.
| 1. táblázat: Termodinamikai tulajdonságok (-8 ° C) | ||
| INGATLAN | AMMONIA | R-22 |
| Fajlagos hő (KJ/Kg ° C) | 4.65 | 1.15 |
| Hővezető képesség (W/m ° C) | 0,55 | 0.10 |
| Viszkozitás (cP) | 0,20 | 0,25 |
| 2. táblázat: Hőátadási tényező (W/m2 ° C) | ||
| AMMONIA | R-22 | |
| A csövek külső oldalán kondenzálódik | 3500-7000 | 1000-2000 |
| A csövek belsejében kondenzálódik | 2500-6000 | 1000-1800 |
| Párologtatás a csövek külsején (keringés szivattyúval) | 600-6000 | 300-3500 |
| Párolgás a csövek belsejében (cirkuláció szivattyúval) | 1000-6000 | 450-1800 |
| 3. táblázat: Működési együttható vagy hűtési hatás * | ||||
| ELMÉLETI COP (+ 30/-15 ° C) | ||||
| COP = | Hűtési teljesítmény Teljesítményfogyasztás | = | kWkW | |
| Ammónia | R-22 | |||
| 3.37 | 3.18 | |||
| * A géptől kapott hűtés mennyisége elosztva a hűtés eléréséhez szükséges energiamennyiséggel (ASHRAE, 1993) | ||||
Az ammónia hőátbocsátási tényezője magasabb, mint az R-22, elsősorban termodinamikai és transzport tulajdonságainak köszönhetően. Ezeknek a tulajdonságoknak az értékei az R-22-hez viszonyítva a következők:
• Folyadék és gőz fajlagos hője: 4-1
• Látens hő párolgás közben: 6: 1
• Folyadék hővezető képessége: 5,5–1
• Viszkozitás: 0,8-1
• Folyadék sűrűsége: 0,5-1
A tömegáram egy adott ammónia-hűtőteljesítménynél 1/7-gyel kisebb, mint az R-22, ami jelentős hatással van a csőméretre és a folyadék keringésére.
Ez azt jelenti, hogy egy adott hűtőteljesítményhez csak a folyadék 1/7-ét kell szivattyúzni, ennek eredményeként ez egy kisebb szivattyú, amely kevesebb energiát használ fel, és kisebb csövekben.
Ammónia hűtőberendezések
A kompressziós hűtőberendezések (lásd az 1. ábrát) egy párologtatóból állnak, amelyben a hűtőközeg (ammónia) elpárolog és hideget eredményez; kompressziós rendszer az alacsony nyomású gőznek az elpárologtatóból a nagynyomású kondenzátorba történő szállítására; és a kondenzátort, amelyben a hűtőközeg kondenzálódik, a hőt általában hűtőtornyokon keresztül elvezetve.
| 1. ábra Kompressziós hűtés |
Az abszorpciós hűtőművekhez (lásd a 2. ábrát) hűtőfolyadékra és abszorbens folyadékra van szükség. A legszélesebb körben használt hűtőközeg/abszorbens folyadék pár a víz/lítium-bromid pár és az ammónia/víz pár. Az első párot használó üzemekben a hűtőközeg víz, ezért ezeket a növényeket 0 ° C feletti hőmérsékleten alkalmazzák, főleg légkondicionálásra.
| 2. ábra Abszorpciós hűtés |
Az ammónia/víz hűtőberendezések hűtőközegként használják, és alkalmazási tartománya 0 ° C és -70 ° C között van.
Abszorpciós hűtőművekben a mechanikus kompresszort kémiai vagy termikus kompresszor váltja fel. Az elpárologtatóból származó alacsony nyomású gőzt ahelyett, hogy mechanikus kompresszorral összenyomnák, az ammónia és a víz híg oldata elnyeli az abszorberben. Az oldatot, amelynek koncentrációja megnőtt, a deszorberbe pumpálják, ahol forrásig melegítik.
Ammónia a desztillátor legillékonyabb összetevője, ammóniagőz keletkezik, amely a kondenzátorban kondenzálódik, és ezzel lezárja a hűtési ciklust. A kondenzátorban és az abszorberben termelt hőt rendszerint hűtőtornyok segítségével vezetik el, míg a deszorbátorban szolgáltatott hő hulladékhő például egy kapcsolt erőműből.
Az ammónia, mint hűtőközeg nagy előnye, hogy hűtést képes előállítani -70 ° C-ig. E hőmérséklet eléréséhez többlépcsős kompressziós rendszerek szükségesek, ezért ezek a növények viszonylag összetettek. Így ezen üzemek folyamatos működése problémát jelent, mivel gyakorlatilag nincsenek ammóniával kompatibilis olajok, amelyek kenési tulajdonságokkal rendelkeznek a kompresszor hőmérsékletén és alacsony viszkozitással -60 ° C-on.
Az elpárologtatókban általában felhalmozódó olajat csak akkor lehet dekantálni, ha a hőmérséklet átmenetileg megemelkedik. Mindez drágítja a kompresszorüzemeket és nagyon szigorú karbantartást igényel a szükséges megbízhatóság garantálása érdekében. Különösen ezeken a hőmérsékleteken vannak az abszorpciós hűtőművek nagy előnyei a kompressziós hűtéshez képest. Egyrészt akár -70 ° C hőmérsékletet is elérhetnek egyszerű lépésben, másrészt nem igényelnek kenőolajokat, így folyamatosan működhetnek megállás nélkül.
Hagyományosan az ammóniaabszorpciós hűtőberendezéseket mindig olyan ipari szektorokban használták, ahol alacsony hőmérsékleten történő hűtésre van szükség, és ahol a folyamatos hűtés elérhetősége nagy jelentőséggel bír; a trigeneráció általában alkalmazható ezekben az ágazatokban.
A trigenerációs erőművekben a kapcsolt energiatermelő rendszerek által termelt hőt a hőfogyasztás fedezésére és az abszorpciós hűtőművek meghajtására használják fel, és ezáltal fedezik a hideg iránti igényt is.
Ezek az üzemek a hő- és a hőellátás kombinálásával nagy rugalmassággal rendelkeznek, és a kapcsolt energiatermelés során keletkező hő optimális felhasználását érik el. Általában a hűtési igény alacsony hőmérsékleten általában viszonylag állandó, és általában nagy a termikus tehetetlensége.
Az abszorpciós hűtőmű úgy szabályozható, hogy minden felesleges hőt (általában gőzt) elfogyasszon, elsőbbséget élvezve a közvetlen gőzfogyasztásnak, ezáltal elérve a kapcsolt energiatermelés során előállított hő nagyfokú felhasználását.
A föld nitrogén körforgásában elengedhetetlen vegyület, és a légkörbe történő kibocsátása azonnal újrafeldolgozódik.