Avances en la investigación del ciclo de refrigeración por absorción (bomba de calor)

Chen Guangming ,  

Shi Yuqi ,  

摘要

La refrigeración por absorción, como el primer método artificial de refrigeración, ha existido durante más de 200 años. Su aplicación real en usos civiles e industriales tiene más de 60 años. En los últimos 20 años, la refrigeración por absorción ha experimentado un rápido desarrollo tanto en teoría como en aplicaciones, ocupando una parte considerable del mercado de máquinas refrigerantes y atrayendo amplia atención e investigación por parte de fabricantes y académicos nacionales e internacionales. Con el aumento continuo del consumo de energía humana, surge la necesidad de investigar más a fondo nuevas energías, energía distribuida y uso eficiente de la energía. La utilización del calor residual, calor desperdiciado, energía solar renovable, energía geotérmica, entre otros, ha atraído cada vez más atención hacia la tecnología de refrigeración por absorción (bombas de calor) impulsada por energía térmica. A diferencia de los sistemas de refrigeración (bombas de calor) por compresión mecánica impulsados eléctricamente, la tecnología de refrigeración por absorción (bombas de calor) puede usar energía térmica de fuente de baja temperatura para accionar directamente el sistema, con costos operativos mucho menores que los sistemas eléctricos. Los sistemas de absorción generalmente utilizan soluciones H2O-LiBr y NH3-H2O como fluidos refrigerantes naturales, que son ecológicos, seguros, silenciosos en operación y altamente confiables. Sin embargo, también tienen desventajas como gran área requerida, alta inversión inicial, elevada carga de enfriamiento y baja eficiencia energética primaria (forma de combustión directa). Basado en estas características, las principales direcciones de investigación actuales incluyen: optimización del diseño del ciclo, selección de fluidos, mejora del intercambio térmico y de masa de los componentes del sistema, optimización de estrategias de control. El ciclo de absorción en sentido estricto se refiere a ciclos cerrados de refrigeración por absorción (bombas de calor) que absorben vapor de refrigerante en solución. Según la forma del ciclo, incluyen ciclos de absorción simple, múltiple y compuestos. Los ciclos simples incluyen: el ciclo básico de absorción simple, ciclo de absorción por difusión, ciclo de absorción por membrana, ciclo con intercambiador térmico, ciclo con conmutación de válvulas por gravedad y ciclos autoapilados; los ciclos múltiples incluyen: ciclo de reabsorción, ciclos de múltiples efectos, ciclos de efecto intermedio, ciclos multietapa, ciclos de escalón intermedio y ciclo GAX; los ciclos compuestos incluyen formas compuestas tales como el ciclo de inyección-absorción, compresión-absorción y expansión-absorción. Los focos de investigación actuales en tecnología de absorción incluyen, pero no se limitan a: uso de energía solar, uso de calor residual de media y baja temperatura, cogeneración de frío-calor-electricidad, almacenamiento de energía (acumulación de frío y calor), materiales para intercambio en membranas, materiales resistentes a la corrosión a alta temperatura, intercambiadores de calor plásticos, entre otros. Las estructuras existentes de ciclos de absorción se proponen para condiciones específicas de temperatura y concentración; frente a nuevos escenarios de aplicación, nuevos materiales y nuevos fluidos absorbentes, se pueden proponer ciclos más eficientes con rangos más amplios de temperaturas de fuentes térmicas y concentraciones de solución.

关键词

ciclo de refrigeración;refrigeración por absorción;bromuro de litio;amoníaco acuoso;avances;revisión

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