PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO DE DISPOSITIVO DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE SIMPLE ETAPA.

Procedimiento de funcionamiento de dispositivo de refrigeración por absorción de simple etapa.

Procedimiento de funcionamiento de dispositivo de refrigeración por absorción de simple etapa, cuyo fluido de trabajo es una mezcla ternaria de amoníaco/nitrato de litio + agua, en el que:

- el refrigerante es el amoníaco;

- el absorbente es la disolución de nitrato de litio + agua;

caracterizado por el hecho de que la concentración en masa de agua del vapor de salida del generador es inferior a 1%, de modo que es posible prescindir de rectificador.

PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO DE DISPOSITIVO DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE SIMPLE ETAPA

La presente invención se refiere a un procedimiento de funcionamiento de dispositivo 5 de refrigeración por absorción que utiliza amoniaco como refrigerante y nitrato de litio o soluciones acuosas de nitrato de litio como absorbente en un ciclo de simple etapa, para la producción de frío (refrigeración) aprovechando el calor residual de motores alternativos de combustión interna.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los dispositivos de refrigeración por absorción de amoniaco/agua para la producción de frío (refrigeración) en sistemas de cogeneración con motores de combustión interna alternativos aprovechan únicamente el calor residual de los gases de escape para su activación ya que requieren una temperatura relativamente elevada para su accionamiento. Estos equipos de refrigeración por absorción utilizan la mezcla amoniaco/agua y requieren la incorporación de un rectificador para reducir el contenido de agua de los vapores que salen del generador. Esta rectificación reduce la capacidad frigorífica y

penaliza el rendimiento del ciclo. Para aprovechar mejor el potencial térmico del calor residual utilizando también el agua caliente del circuito de refrigeración de las camisas del motor, puede utilizarse la mezcla amoniaco/nitrato de litio en los equipos de refrigeración por absorción, ya que requieren temperaturas de activación de hasta veinte grados por debajo de las requeridas para el amoníaco/agua. Otra ventaja de estos equipos de refrigeración por absorción utilizando dicha mezcla amoniaco/nitrato de litio es que no requieren rectificador al ser los vapores que se producen en el generador totalmente puros en amoniaco. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la solubilidad de las soluciones de amoniaco/nitrato de litio no es total y que existe una temperatura de cristalización que limita la operatividad de este tipo de equipos. Además, las mejoras expuestas desde el punto de vista termodinámico quedan limitadas en la práctica por las desfavorables propiedades de las disoluciones de amoníaco/nitrato de litio, en especial su mayor viscosidad y menor conductividad térmica en comparación con las disoluciones de amoníaco/agua, que perjudican los procesos de transferencia de calor

y de materia fundamentalmente en el absorbedor, por lo que se requieren superficies de transferencia mucho mayores que pueden llegar a hacer inviable la instalación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Con la finalidad de mantener las ventajas de los equipos de refrigeración por absorción con amoniaco/ nitrato de litio frente a los de amoniaco/ agua, aprovechar mejor el calor residual, mejorar su operatividad y reducir el efecto adverso de las propiedades de transporte, viscosidad y conductividad térmica, de las soluciones en el proceso de absorción del amoniaco que tiene lugar en el absorbedor, se propone un procedimiento de funcionamiento de dispositivo de refrigeración por absorción, cuyo fluido de trabajo es una mezcla ternaria de amoníaco/ nitrato de litio + agua, en el que: -el refrigerante es el amoníaco; -el absorbente es la disolución de nitrato de litio + agua; y que se caracteriza por el hecho de que la concentración en masa de agua del vapor de salida del generador es inferior a 1%, de modo que es posible prescindir de rectificador. Con estas características se consigue: -mayor intervalo de solubilidad, lo que permite evitar problemas de cristalización de las disoluciones en los periodos en que el equipo o la planta de refrigeración este fuera de servicio. -la viscosidad de la disolución de amoniaco/ nitrato de litio + agua en el absorbedor puede ser de hasta un 50% inferior con respecto a la de amoniaco/ nitrato de litio en las misma condiciones de operación. -la conductividad térmica de dicha disolución ternaria también experimenta una mejora de hasta un 10% respecto a la mezcla salina binaria. -con la mezcla ternaria propuesta pueden conseguirse mejoras del coeficiente de transferencia de calor en el absorbedor de hasta un 60%, así como en el flujo de vapor de amoniaco absorbido por unidad de superficie de hasta un 40% respecto a la mezcla binaria salina.

- también puede incrementarse el coeficiente de transferencia de calor en el generador hasta en un 40% respecto a la mezcla binaria salina en las mismas condiciones de operación. -en las condiciones de operación de la aplicación propuesta no se hace necesario la rectificación de los vapores que salen del generador.

La invención halla una aplicación especial en dispositivos que presentan las siguientes características, tomadas individualmente o en combinación siempre que sea posible. -se emplea un foco caliente con temperatura comprendida entre 90 y 120ºC. Estas temperaturas se pueden obtener utilizando el calor residual de los motores alternativos de combustión interna, disponible en forma de agua caliente en el circuito de refrigeración con temperatura comprendida entre 85 y 110 ºC y/o en los gases de escape que tienen una temperatura entre 440 y 530 ºC. -se emplea un foco de disipación con temperatura comprendida entre 10 y 40 ºC. La temperatura de 10ºC se ha tomado como el límite inferior de la temperatura de disipación en el periodo invernal y la de 40ºC como el límite superior correspondiente al periodo estival. La disipación se realiza por aire y/o agua. El aire atmosférico y el agua de torre de refrigeración como medios de disipación de calor presentan diferencias de temperaturas que pueden ser hasta de 10 ºC dependiendo de la humedad del aire. -se emplea un foco frío con temperatura comprendida entre -20 y 5 ºC. La temperatura de -20 ºC corresponde a la temperatura mínima de la demanda del frío y la de 5º C a la temperatura típica de aplicaciones de conservación. -la concentración en masa de agua en el absorbente está comprendida entre 15 y 30%. De esta manera el equipo puede operar sin rectificador y en los intervalos de temperatura de activación entre 90 y 120 ºC y de disipación entre 10 y 40 ºC.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización. La figura 1 es un esquema general de una realización preferida del dispositivo de refrigeración por absorción activado por el calor residual de un motor de un sistema de cogeneración. En la figura se ilustra un esquema del dispositivo de la invención en el que el sentido de circulación de los circuitos está indicado mediante flechas.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

La descripción que sigue permite apreciar con detalle las diferentes partes que forman el dispositivo de generación de electricidad 1, el sistema de recuperación del calor 35 residual 2 y el sistema de refrigeración por absorción 3 y que ilustran un modo de realización preferido del dispositivo. Según la forma de realización, el módulo de generación de electricidad 1 puede estar formado por un motor alternativo de combustión interna en ciclo Otto 4, funcionando con gas natural como combustible 6, los gases de escape del cual 7 tienen una temperatura entre 440 y 530 °C. También hay un calor disponible de la refrigeración del motor, obtenido en forma de agua caliente y unas temperaturas que oscilan entre 85 y 110 °C 8. El motor de combustión hace girar el generador 5 para generar electricidad

9. El sistema de recuperación de calor 2 incluye un intercambiador de tipo placas 5 para

recuperar el calor del agua de refrigeración del motor y un intercambiador del tipo tubos con alteas 6 para recuperar el calor de los gases de escape del motor de combustión interna 4. Un circuito de agua caliente a presión 8 circula entre el motor de combustión interna 4 y el intercambiador de calor de agua 5. El agua a presión se calienta al refrigerar el motor de combustión interna 4 y es alimentada al

intercambiador 5 donde cede calor a otro circuito de agua a presión 10 y vuelve de nuevo al motor de combustión interna 4 siguiendo el circuito 8. El agua a presión se hace circular entre el motor de combustión interna 4 y el intercambiador de calor 5 mediante la bomba 11 intercalada en el circuito 8. Además, el circuito 8, incluye un intercambiador tipo aereorefrigerante 7 cuyo ventilador se activa cuando la válvula de tres vías desvía parte del caudal por el intercambiador 7. El sistema de recuperación de calor 2 también incluye un intercambiador 6 para recuperar el calor de los gases de escape del motor. Dichos gases de escape del motor de combustión interna 4 pasan a través del recuperador de calor 6 siguiendo el tubo de escape 7....

1. Procedimiento de funcionamiento de dispositivo de refrigeración por absorción de simple etapa, cuyo fluido de trabajo es una mezcla ternaria de amoníaco/ nitrato de litio + agua, en el que: -el refrigerante es el amoníaco; -el absorbente es la disolución de nitrato de litio + agua; caracterizado por el hecho de que la concentración en masa de agua del vapor de salida del generador es inferior a 1%, de modo que es posible prescindir de rectificador.

2. Procedimiento según la primera reivindicación, en el cual se emplea como foco caliente el calor disponible de la refrigeración de los motores alternativos de combustión interna, obtenido en forma de agua caliente y unas temperaturas que oscilan entre 85 y 110 ºC.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual se emplea como foco caliente el calor disponible de los gases de escape de los motores alternativos de combustión interna, que tienen una temperatura entre 440 y 530 ºC.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual se emplea como foco caliente una combinación del calor disponible de la refrigeración de los motores alternativos de combustión interna, obtenido en forma de agua caliente y unas temperaturas que oscilan entre 85 y 110 ºC, y el calor disponible de los gases de escape de los mismos,

que tienen una temperatura entre 440 y 530 ºC.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual se emplea aire y/o agua como foco de disipación con temperatura comprendida entre 10 y 40ºC.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual se emplea un foco frío con temperatura comprendida entre -20 y 5ºC.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la 35 concentración en masa de agua en el absorbente está comprendida entre 15 y 30%, dependiendo de la temperatura del foco frío requerida y del sistema de disipación utilizado.

Fig. 1