weitere Informationen zu Ammoniak-Absorptions-Kälte-Anlagen
Vereinfachtes Blockschema einer einstufigen Ammoniak Absorptionskältemaschine und deren Hauptkomponenten.
Eine Ammoniak Absorptionskälteanlage besteht aus zwei Kreisläufen, dem Ammoniak Kreislauf (rote Linien) und dem Ammoniak-Wasser Lösungskreislauf (blaue Linien).
Das Ammoniak wechselt im Verdampfer(1) von der flüssigen in die gasförmige Phase und generiert dabei Kälte bis unter -60°C. Die natürliche Eigenschaft von Wasser, Ammoniak zu absorbieren, erlaubt es das Ammoniakgas im Absorber(2) in einer armen Lösung zu binden. Dieser Absorptionsprozess ist eine exotherme Reaktion und um einen kontinuierlichen und effizienten Prozess zu gewährleisten, muss die resultierende Wärme abgeführt werden. Die nun angereichte Lösung wird vom Absorber in den Austreiber(3) gepumpt(8). Dort wird die Lösung zum Kochen gebracht und damit das Ammoniak, die flüchtigere Komponente, vom Wasser getrennt. Um die Reinheit des Ammoniakgases zu gewährleisten wird dieses in der Rektifikationskolonne(5) destilliert.
Dieses praktisch wasserfreie Ammoniakgas wird anschließend im Kondensator(4) verflüssigt und kann von neuem verdampft werden(1). Um die Effizienz dieses Prozesses zu steigern, wird das System um zwei Wärmetauscher erweitert. Der Lösungs-Wärmetauscher(6) nutzt die Wärme der armen Lösung um die reiche Lösung vorzuwärmen, bevor diese im Austreiber zum Kochen gebracht wird. Der Ammoniak-Kältetauscher(7) nutzt das vom Verdampfer kommende kalte Ammoniakgas, um das flüssige Kondensat abzukühlen bevor es in den Verdampfer strömt.
ABSORBER
Hier wird das Ammoniakgas, welches im Verdampfer entsteht von der armen Lösung absorbiert, welche sich somit anreichert.
Diese Absorptionsreaktion ist exotherm und die Reaktionswärme muss dementsprechend abgeführt werden damit der Absorptionsprozess nicht zum Erliegen kommt. Üblicherweise wird diese Wärme, mit Hilfe eines Wärmetauschers an einen Kühlturm und anschließend an die Umgebung abgegeben. In einigen Konfigurationen kann die Lösung direkt in einen Kühlturm geleitet werden. Die angereicherte oder reiche Lösung wird dann in den Austreiber gepumpt.
AUSTREIBER
Der Austreiber, auch Generator oder Desorber genannt, hat die gegensätzliche Funktion des Absorbes. Durch Wärmezufuhr wird das Ammoniak aus der reichen Lösung ausgekocht. Die Wärmezufuhr geschieht typischerweise über Medien wie Heißwasser oder Dampf. Der Austreiber kann aber auch so angepasst werden, dass die Wärmezufuhr direkt über Rauchgase, Thermalöl und weitere Wärmequellen erfolgt. Je tiefer die gewünschte Kühltemperatur ist, desto heißer muss der Austreiber aufgeheizt werden.
Diese Komponenten unterscheiden sich kaum von den in konventionellen Kompressions-Kälteanlagen verbauten Äquivalenten.
Kondensator
Im Kondensator wird das unter hohem Druck stehende Ammoniakgas verflüssigt. Dieser Prozess kann Wasser, Luft oder auch durch Verdunstung gekühlt werden. Das flüssige Ammoniakkondensat strömt anschließend durch die Expansionsdrossel in den Verdampfer.
VERDAMPFER
Der Verdampfer ist der Wärmetauscher, der die generierte Kühlung an das zu kühlende Medium gibt. Es kann einen einzigen oder viele verschiedene parallel eingebundene Verdampfer geben, die in der Fabrik verteilt sind.
Üblicherweise verteilt sich der Kühlbedarf in einer Fabrik oder einem Kühllager über mehr als ein Temperaturniveau und Leistungsbereich.
Die Aufteilung einer Absorptions-Kälte-Anlage in zwei Verdampfer und zwei Absorber-Stufen, erlaubt es in einer Anlage zwei unterschiedliche Kühltemperaturen und Kühlleistungen zu fahren.
Die Lösung die den Tief-Temperatur-Absorber (2a) verlässt, hat eine mittlere Konzentration und ist im Stande weiterhin Ammoniak aus dem Hoch-Temperatur Absorber (2b) zu absorbieren. Auf diesem Wege ist es möglich den Gesamt-Wirkungsgrad der Anlage zu steigern.
Es gibt verschiedene Verfahren die Kälteleistung einer Absorptionsmaschinen an einen Kühl-Prozess oder Kühl-Apparat zu übertragen.
In Absorptions-Kälte-Prozessen wird der Wirkungsgrad anhand des COP (coefficient of performance) bestimmt. Dieser Koeffizient beschreibt das Verhältnis zwischen „produzierter“ Kälteleistung und der dafür erforderlichen Heitz- bzw. Antriebsleistung.
Bei Absorptionskältemaschinen ist dieser COP von drei prozessbestimmenden Temperaturen abhängig:
