Avanços na pesquisa do ciclo de resfriamento por absorção (bomba de calor)

Chen Guangming ,  

Shi Yuqi ,  

摘要

O resfriamento por absorção, como o método artificial de refrigeração mais antigo, existe há mais de 200 anos. Sua aplicação real em uso civil e industrial tem mais de 60 anos. Nos últimos 20 anos, o resfriamento por absorção tem alcançado rápido desenvolvimento em teoria e aplicação, obtendo uma parcela considerável no mercado de máquinas de refrigeração e recebendo ampla atenção e pesquisa por parte de fabricantes e acadêmicos nacionais e internacionais. Com o constante aumento do consumo de energia humana, há necessidade de aprofundar a pesquisa em novas energias, energias distribuídas e utilização eficiente da energia. A utilização de calor residual, calor desperdiçado, energia solar renovável, energia geotérmica, entre outros, tem chamado cada vez mais atenção para a tecnologia de resfriamento por absorção (bombas de calor) impulsionadas por energia térmica. Ao contrário dos sistemas de refrigeração por compressão mecânica movida eletricamente (bombas de calor), a tecnologia de resfriamento por absorção (bombas de calor) pode usar fontes térmicas de baixa qualidade para acionamento direto, tendo custos operacionais muito menores do que os sistemas elétricos. Os sistemas de absorção normalmente usam soluções de H2O-LiBr, NH3-H2O como fluidos refrigerantes naturais, sendo ambientalmente amigáveis, seguros, silenciosos na operação e altamente confiáveis. No entanto, também possuem desvantagens como grande área ocupada, alto investimento inicial, alta carga de refrigeração e baixa eficiência energética primária (forma de combustão direta). Com base nessas características, as principais direções de pesquisa atuais incluem: otimização do design do ciclo, seleção de fluidos de trabalho, reforço da transferência térmica e de massa dos componentes do sistema, otimização das estratégias de controle do sistema. O ciclo de absorção em sentido estrito refere-se ao ciclo fechado de refrigeração por absorção (bombas de calor) com absorção de vapor do refrigerante na solução. Esse tipo de ciclo é classificado em ciclos de absorção simples, múltiplos e compostos, conforme a forma do ciclo. Os ciclos de absorção simples incluem o ciclo básico de absorção de efeito único, ciclo de absorção por difusão, ciclo de absorção por membrana, ciclo com trocador de calor, ciclo de comutação de válvula por gravidade e ciclo autoempilhado; os ciclos múltiplos incluem ciclo de reabsorção, ciclos de múltiplos efeitos, ciclos de efeito intermediário, ciclos em múltiplos estágios, ciclos de estágio intermediário e ciclo GAX; os ciclos compostos incluem formas compostas como spray-absorção, compressão-absorção e expansão-absorção. Os focos atuais de pesquisa em tecnologia de absorção incluem, mas não se limitam a: uso de energia solar, utilização de calor residual em temperaturas médias e baixas, cogeração de frio-calor-eletricidade, armazenamento de energia (armazenamento de frio e calor), materiais de troca de membrana, materiais resistentes à corrosão em alta temperatura, trocadores de calor plásticos, entre outros. As estruturas existentes de ciclos de absorção são propostas para determinadas condições de temperatura e concentração, mas diante de novos cenários de aplicação, novos materiais e novos fluidos absorventes, ciclos novos mais eficientes, com faixas mais amplas de temperatura da fonte térmica e concentração da solução, podem ser propostos.

关键词

ciclo de refrigeração;resfriamento por absorção;brometo de lítio;amônia aquosa;avanços;revisão

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