흡수식 냉각(히트펌프) 순환 공정 연구 동향

Chen Guangming ,  

Shi Yuqi ,  

摘要

흡수식 냉각은 가장 초기의 인공 냉각 방법으로 200년 이상 역사를 가지고 있습니다. 실제 민간 및 산업 분야에서의 적용은 60년 이상이며, 최근 20년 동안 흡수식 냉각은 이론 및 응용 분야에서 빠른 발전을 이루었으며 냉동기 시장에서 상당한 점유율을 차지하여 국내외 제조업체와 학자들의 폭넓은 관심과 연구를 받고 있습니다. 인류 에너지 소비량이 지속적으로 증가함에 따라 신재생 에너지, 분산형 에너지 및 에너지 효율적 이용에 대한 심층 연구가 필요합니다. 폐열, 잉여열, 재생 가능한 태양에너지, 지열 등의 활용으로 열을 동력원으로 하는 흡수식 냉각(히트펌프) 기술이 점점 더 주목받고 있습니다. 전기 구동 증기 기계 압축식 냉각(히트펌프) 시스템과 달리, 흡수식 냉각(히트펌프) 기술은 저급 열원을 이용한 열 에너지를 직접 동력으로 활용할 수 있어 운전 비용이 전기 구동 시스템보다 훨씬 낮습니다. 흡수식 시스템은 주로 H2O-LiBr 용액, NH3-H2O 용액 등의 자연 냉매를 사용하며, 환경 친화적이고 안전하며 무소음 운전이 가능하고 신뢰성이 높다는 뚜렷한 장점이 있습니다. 그러나 동시에 대면적, 초기 투자 비용이 높고, 냉각 부하가 크며, 1차 에너지 효율이 낮은(직접 연소 형태) 등의 단점도 있습니다. 이러한 특성에 따라 현재 주요 연구 방향은 순환 설계 최적화, 냉매 선택, 시스템 부품의 열·질 전달 강화, 시스템 제어 전략 최적화 등을 포함합니다. 좁은 의미의 흡수식 순환은 폐쇄형 용액흡수 냉매 증기 순환을 의미합니다. 해당 순환은 형태에 따라 단일 흡수 순환, 다중 흡수 순환 및 복합 순환으로 분류됩니다. 단일 흡수 순환에는 기본 단효 흡수 순환, 확산 흡수 순환, 막 흡수 순환, 열변환기 순환, 중력 구동 밸브 스위칭 순환 및 자중 시프트 순환이 포함됩니다; 다중 흡수 순환에는 재흡수 순환, 다효 순환, 중간효 순환, 다단 순환, 중간단 순환 및 GAX 순환이 포함됩니다; 복합 순환에는 분무-흡수 복합, 압축-흡수 복합 및 팽창-흡수 복합 등의 복합 형태가 포함됩니다. 현존하는 흡수식 냉각 기술 연구 핫스팟은 태양열, 중·저온 폐열 활용, 냉열·열·전력 연계, 에너지 저장(냉열 및 열 저장), 막 교환 재료, 고온 내식성 재료, 플라스틱 열교환기 등 다양한 분야에 관련됩니다. 기존 흡수식 순환 구조는 특정 온도 및 농도 조건을 겨냥하여 제안되었으며, 새로운 적용 시나리오, 신소재 및 새로운 흡수 냉매에 대응하여 더욱 효율적이고 넓은 열원 구동 온도 범위 및 용액 농도 범위를 갖는 신(新)순환을 제안할 수 있습니다.

关键词

냉각 순환;흡수식 냉각;리튬 브로마이드;암모니아수;동향;종합

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