Wasser-Lithiumbromid-Absorptionskältemaschine AKM

Wasser/Lithiumbromid-System

Lithiumbromid ist das Sorptionsmittel. Wasser hat die Doppelfunktion des Kälte- und des Lösungsmittels im Absorber. Die untere Temperaturgrenze wird durch die Einfrier­gefahr des Wassers und die Kristallisation des Lithiumbromids gesetzt.

Es kann weder verwendet werden, um Luft direkt in einem Luftkühler zu kühlen, noch kann es zur Wasserdampfkon­densation eingesetzt werden. Die Volumina beider Flüssig­keiten sind zu groß. Das verhindert seine Nutzung in kleinen Wohnungsklimageräten/-wärmepumpen. Es ist also im we­sentlichen ein Wasserkühler für mittlere Leistungen. Die Trennung von Wasser und Lithiumbromid ist einfach. Da Lithiumbromid fest ist, ist eine Destillationskolonne nicht notwendig, um Wasser und Lithiumbromid zu trennen. Das Wasser wird einfach ausgedampft, wobei genügend Wasser übrig bleiben muss, um das Lithiumbromid in Lösung zu halten und Kristallisation zu vermeiden.

Bei diesen Temperaturen hat Wasserdampf eine sehr geringe Dichte und benötigt spezielle Arten von Verdampfern und Verflüssigern. Gelötete oder gedichtete PHE`s sind gewöhnlich nicht für die Handhabung von Dampf geringerer Dichte geeignet. Es gibt jedoch normalerweise ein oder zwei Sole-Sole-Wärmeübertrager, die genutzt werden, um die arme Lösung mit der reichen Lösung zu heizen. Eine gute Regeneration ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses. Aufgrund des langen Tem­peraturprofils sind PHE´s hervorragend geeignet, vor allem solche in zweipässiger Ausführung (siehe Positionen 4 und 5 im Bild).

Eine reine Lithiumbromidlösung ist korrosiv. Sie muss mit Molybdat- oder Chromatlösungen passiviert werden. Der pH­-Wert sollte so hoch wie möglich gehalten werden. Sauerstoff­ und Chlorgehalt sollten so niedrig wie möglich sein.

Es ist interessant zu wissen , dass Lithiumhydroxid, welches zur Steigerung des pH-Wertes verwendet wird, ein besseres Sorptionsmittel als LiBr ist. Aufgrund der korrosiven Natur von LiBr sollten Tests mit der jeweiligen Lösung durchgeführt werden, bevor sie in einem Kupfer­ oder Stahl-Wärmeübetrager eingesetzt wird. Wir haben keine Langzeiterfahrung zur Korrosion bei BPHE´s. Hinsichtlich der Korrosionsmechanismen spielen Lochfraß und Spannungsrißkorrosion eine Rolle. Sie sind alle miteinander verbunden. Wie die Namen vermuten lassen, sind nicht nur die Materialien wichtig, sondern auch die Konstruktion und die Ausführung der Einheit. 

Die für gelötete PHE´s verwendeten rostfreien Stahlplat­ten sind beinahe so glatt wie poliert, was die Lochfraß­gefahr verringert. Das Kupfer füllt alle Risse wirksam aus, somit beschränkt es die Gefahr von Risskorrosion. Das Hartlöten ist eine wirkungsvolle, spannungsmindernde Be­arbeitung, durch die Spannungskorrosion (zumindest der von der Restspannung abhängige Teil) beseitigt wird. Somit werden die meisten Bedingungen erfüllt, um Korrosion zu vermeiden. Zur Verbesserung der Oberflächenbenetzung und somit auch zur Effizienzsteigerung bei der Ausnutzung der Wärmeübertragungsfläche wird eine Art von Reinigungsmittel oder Tensid zugesetzt, z.B. auf Basis von Octyl-Alkohol oder ähnlich.

Bild 1: Der Wasser/Lithiumbromid Absorptionskühler

1. Verdampfer: Kaltes Wasser verdampft unter Vakuum und kühlt das Kaltwasser. Der Wasserdampf geht weiter in den

2. Absorber, der den Wasserdampf in der armen LiBr­ Lösung absorbiert.

3. Die Pumpe fördert die erzeugte reiche Lösung in die

4 & 5. NT- und HT-Regeneratoren, welche die reiche Lösung in die Nähe des Siedepunktes erwärmen, bevor sie eintritt in den

6. HT-Generator. Ein Teil des Wassers wird aus­ gedampft, gewöhnlich in einem gasbefeuerten Kessel. Die resultierende arme Lösung gibt ihre Wärme in den HT & NT-Regeneratoren ab. Weiteres Wasser verdampft in dem zwischengeschalteten NT-Generator.

7. Abscheider, um anschließend als Heizmedium genutzt zu werden im

8. NT-Generator, wo aus der armen Lösung weiteres Wasser bei niedrigerer Temperatur/Druck als in der HT­ Stufe ausgetrieben wird. Die Verwendung des HT-Dampfes zur Beheizung de NT-Stufe ist in Verdampferanlagen üblich, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Die Bedingungen sind hier ähnlich.

9. Verflüssiger: Sowohl der direkt aus der HT-Stufe kommende Dampf als auch der NT-Dampf kondensieren hier. Das resultierende Kondensat wird auf Verdampfungstemperatur entspannt mittels des

10. Expansionsventil und gelangt dann in den Verdampfer.

Quelle: Alfa Laval