Absorptiekoeling

Een absorptiekoelmachine van 14 MW op basis van Lithiumbromide

Absorptiekoeling is een koelmethode die een warmtebron (bijvoorbeeld de zon of een petroleumvuur) gebruikt om energie te leveren voor het koelsysteem. Absorptiekoelkasten zijn een goed alternatief voor gewone koelkasten met een compressorsysteem als elektriciteit niet of moeilijk beschikbaar is, als geruisloosheid belangrijk is, of als overtollige warmte beschikbaar is (bij turbine-uitlaten of industriële processen). Ze worden ook gebruikt om voedsel te bewaren in caravans.

Geschiedenis

De absorptiekoelmachine is uitgevonden door Baltzar von Platen en Carl Munters in 1922, terwijl ze nog studenten waren aan het Royal Institute of Technology in Stockholm, Zweden. Industriële productie begon in 1923 door de nieuw opgerichte firma AB Arctic, die overgenomen werd door Electrolux in 1925.

Industriële direct verhitte absorptiekoelmachine met verdampingstemperaturen van -60 °C

Principe

Dit koelprincipe gebruikt twee vloeistoffen in plaats van één enkel: de koelvloeistof (bijvoorbeeld ammoniak) en een vloeistof die men absorptievloeistof noemt die dienst doet als compressor op moleculaire schaal. Dit kan water zijn maar meestal ammonia. Dit is een oplossing van ammoniak in water in een variabele concentratie volgens de verschillende fases van het proces.

• De vloeibare ammoniak wordt verdampt langs de koude zijde (de verdamper). Nu neemt de vloeistof de verdampingswarmte op; het zet zich om in gasvormige ammoniak.
• de gasvormige ammoniak wordt geabsorbeerd door de vloeibare ammonia in lage concentratie die nu een hoger geconcentreerde waterige oplossing van ammoniak wordt.
• deze oplossing wordt opgewarmd in een “koker”: de vloeibare ammoniak verdampt, zijn druk en zijn temperatuur stijgen, de waterige oplossing wordt opnieuw mager en verarmt. Ze regenereert opnieuw een oplossing met een lage ammoniakconcentratie.
• de warme vloeibare oplossing van ammoniak in water wordt afgekoeld in een radiator en keert daarna terug naar het absorptiecompartiment.
• parallel passeert de gasvormige uitgekookte of gedistilleerde ammoniak van hoge druk en hoge temperatuur doorheen een andere radiator om af te koelen (nu worden de calorieën van het systeem geëvacueerd), hetgeen volstaat om het te doen terugkeren naar een vloeibare fase voor een volgende cyclus.

Andere uitleg van de principewerking

Het systeem bestaat uit twee circuits:

Circuit 1 : klassiek circuit met verdamper en condensor met als koelmedium ammoniak

Circuit 2 : Ter vervanging van de compressor is er een circuit met een waterige ammoniakoplossing. Er zijn twee concentratieniveaus :

• Lage concentratie : nu zuigt hij ammoniak in deze oplossing. (pompwerking) (absorptiekoeler).
• Hoge concentratie: deze wordt uitgedistilleerd in de “koker” met behulp van de verbranding van gas ofwel via elektrische verwarming. Het distillaat, de zuivere ammoniak wordt daarna gecondenseerd waarna hij toegevoerd wordt aan circuit 1.

Bibliografie

• In het Zweeds
  • Baltzar von Platen en Carl Munters, Om alstring av kyla (1925)
• Er zijn een paar goede documenten op het web over hoe gasabsorptie werkt. Een bruikbare referentie is :
  • Andrew Delano (1998). Design Analysis of the Einstein Refrigeration Cycle. Gelezen op 13 september 2005.
• Een interessante uitleg met een bruikbare tekening van Electrolux:
  • How It Works, Details about the absorption system. Gelezen op 13 september 2005.
• De volgende website gaat er zeer diep op in:
  • Ohio State University Center of Excellence in Absorption Technology: Theory of Heat Pump Operation (via Archive.org)