Il Ciclo Frigorifero ad Assorbimento (LiBr–H2O) – Parte 2

La Figura 1 mostra uno schema di un ciclo frigorifero di assorbimento semplificato di LiBr e H₂0, descritto nella seguente forma:

1. Una volta all’interno del generatore di vapore, che mantiene alte pressione e temperatura, questa soluzione acquosa di LiBr scambia calore con una fonte di calore, che fa sì che il soluto venga separato dal solvente, cosìcché l’acqua evapori e vada al condensatore, mentre il bromato di litio concentrato passa per una valvola di riduzione della pressione andando poi all’assorbitore.
2. Nel condensatore, il vapore d’acqua va a liquefarsi, poiché scambia calore, riscaldando il fluido dentro il tubo, che entra a una temperatura più bassa. C’è quindi del calore latente.
3. Il fluido con titolo x=0 arriva all’evaporatore attraverso una valvola di espansione, che riduce la sua pressione e la sua temperatura a una temperatura più piccola del fluido dentro il tubo dell’evaporatore. Il fluido scambia calore dentro l’evaporatore trasformandosi di nuovo in vapore e arrivando all’assorbitore.
4. Nell’assorbitore, il vapore d’acqua a bassa pressione è assorbito dal bromato di litio. Se questo processo di assorbimento fosse eseguito adiabaticamente, la temperatura della soluzione salirebbe e l’assorbimento di vapore potrebbe finire. Questo processo di assorbimento è un processo esotermico, dato che esiste la conversione da vapore in liquido. Essendo questo processo simile a quello di condensazione, il calore deve essere emesso durante il processo (Stoecker et al., 1985), rendendo così necessario il raffreddamento dell’assorbitore. La soluzione acquosa di bromato di litio è pompata ad una pressione più alta per il generatore di vapore.
5. Nello scambiatore di calore (Economizer) la soluzione concentrata di LiBr scambia calore con la soluzione acquosa di LiBr in modo da migliorare il COP del ciclo di assorbimento.

Figura 1: Schema semplificato del ciclo di assorbimento di LiBr-H₂O

Considerazioni

1. 1. Il generatore e il condensatore hanno uguale pressione.
   2. L’evaporatore e l’assorbitore hanno uguale pressione.
   3. Il vapore di refrigerante esce dall’evaporatore come acqua saturata x=0.
   4. La soluzione concentrata che esce dal generatore è in ebollizione.
   5. Il vapore del refrigerante che esce dal generatore è in equilibrio termico con la soluzione diluita nel generatore.
   6. La soluzione diluita che esce dall’assorbitore è satura.
   7. Non esce liquido dall’evaporatore.
   8. Non si ha perdita di calore nei tubi.
   9. La pompa è isoentropica.
   10. La soluzione che entra nel generatore è alla stessa pressione del generatore.
   11. Il DTML esprime adeguatamente i cambiamenti di temperatura.

Fonti:

ASHRAE, ASHRAE Handbook – Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Atlanta, 2017.
ASHRAE, ASHRAE Handbook – Refrigeration, American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Atlanta, 2018.
E. Fornasieri, Settembre 1982, Condizionamento dell’aria, riscaldamento, refrigerazione: Le macchine frigorifere ad assorbimento a bromuro di litio.
Stoecker, Wilbert F. e Jones, Jerold W. 1985. Refrigeração e Ar Condicionado. s.l.: McGraw-Hill do Brasil, 1985.
National Institute of Standards and Technology https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7550358&Mask=2 (lithium bromide)