April 2011 - Revija Energetik

78April 2011sorpcije je absorbcija prodiranje v notranjost druge faze intorej ni površinski pojav.Kapilarna kondenzacija je utekočinjenje plinaste faze(kondenzacija) v majhnih porah trdnih snovi.Kemosorpcija pa je kemična reakcija adsorbirane snoviz gradniki na površini trdne snovi.Trdno snov, ki s svojo aktivno površino veže molekule izsosednje faze, imenujemo adsorbent. Snov, ki se veže, paimenujemo adsorbat. Za adsorbente, ki na svojo površinovežejo določene fluide oziroma adsorbate, je značilna velikaspecifična površina materiala (m 2 /g), ki je posledica njihovemakro in mikroporne strukture. Pomembni adsorbenti so:zeoliti, silikageli in aktivna oglja.1.1. Adsorpcijske hladilne napraveDelovni par v hladilni napravi predstavljata trdno sorpcijskosredstvo – adsorbent in adsorbat. V prvih adsorpcijskihhladilnih napravah (po letu 1920) je bil kot delovni paruporabljen silikagel – SO 2.V današnjem času se večinomauporabljata delovna para zeolit – voda in silikagel – voda.Voda, ki se uporablja kot adsorbat, je ekološko neoporečnain ne predstavlja nevarnosti za ozonsko plast ali nastanektople grede (kot na primer hladiva, ki jih uporabljamov klasičnih kompresorskih napravah). Razen vode se kotadsorbat uporabljata še amoniak in metanol, ki pa ste delnoškodljiva okolju.V tabeli št.1 sta je prikazana temperatura uparjanja zadelovna para zeolit - voda in silikagel – voda.Klimatizacija – hlajenjeOgrevanjeT = 5 – 15 °C T>40 °CZeolit - H 20 Zeolit - H 20Silikagel – H 201.1.a Opis delovanja adsorpcijskehladilne napraveProces adsorpcije je v osnovi periodičen. Cikel se sestojiiz faze adsorpcije (2 – 3 slika 1), kateri nato sledi faza desorpcije(4 – 1 slika 1). Adsorber moramo med procesom še segrevatiin ohlajati, da lahko obe sorpcijski fazi (adsorpcija in desorpcija)redno potekata. Če torej želimo imeti kontinuiranodelovanje, mora naprava imeti dva adsorberja, ki delujeta vrazličnih sorpcijskih fazah. Tako v prvem adsorberju potekafaza adsorpcije, v drugem adsorberju pa faza desorpcije.Funkciji se po končanih fazah zamenjata.Med fazo adsorpcije v uparjalnik dovedemo toploto Q u,,da se lahko med fazo adsorpcije, adsorbat adsorbira v adsorbent.Dovedeno toploto lahko izkoriščamo za hlajenje.Ker se med procesom adsorpcije sprošča toplota Q a, jo moramoiz adsorberja odvesti. Uporabimo jo lahko za ogrevalnenamene.Po končani fazi adsorpcije moramo temperaturni nivoadsorbenta v desorberju povišati, kar dosežemo z dovajanjempogonske toplote Q d. Če temperaturnega nivoja nepovišamo, sploh ne moremo začeti faze desorpcije. Količinavode, ki zaradi periodičnega procesa adsorpcije/desorpcijekroži v napravi zavisi od razlike v adsorpcijskem deležu nakoncu in začetku procesa adsorpcije. Za simulacijo delovanjanaprave moramo za delovni par zeolit - voda poznatiravnotežni diagram ter s tlačnima nivojema kondenzacijep kin uparjanja p udoločiti temperaturne nivoje v napravi.Energijska bilanca na podlagi slike 1 velja:Q d+ Q u– Q a– Q k= OQ d…..pogonska toplotaQ u….dovedena toplota na uparjalnikQ a….sproščena toplota pri adsorpcijiQ k…..kondenzacijska toplotaUčinkovitost naprave izrazimo z primerjalnim številomCOP (Coefficient of Performance). Ta vrednost tudi v najboljšihnapravah ne more presegati vrednosti 0,6.V primeru, da z napravo hladimo velja:COP h= Q u/Q d= ≤ 0,6..........toplotno število hlajenjaPrimerjalno število COP hje enako razmerju med količinodovedene toplote na uparjalnik Qu ter količino pogonsketoplote Q d. Za hlajenje je najvažnejša hladilna toplotaQ u. Adsorpcijsko toploto Q ain kondenzacijsko toploto Q kpamoramo iz procesa odvajati. Kot vir energije lahko pri hladilnihadsorpcijskih napravah uporabimo oziroma izkoriščamoodpadno toploto iz drugih toplotnih virov na temperaturnihnivojih, ki so nižji od 60 °C.1.1.2. Ogrevanje z adsorpcijsko napravoV primeru, da z napravo ogrevamo, lahko istočasno izkoristimoadsorpcijsko Q ain kondenzazijsko toploto Q k. Zaraditega dosegamo COP gdo 1,6.