F
Freeze
Vieras
Joku joskus kysyi miten absorptio jääkaappi toimii.
Tässä lyhyt selostus järjestelmän toiminnasta.
Kaivelin arkistoista vanhoja monisteita ja tälläinen sieltä löytyi.
Absorptiokoneisto
Platen – Munters absorptiokoneisto:
Prosessissa on kolmea eri ainetta. Vettä, ammoniakkia ja vetyä.
1. Höyrystin
2. Imeytin
3. Lämmityskierukka
4. Lämmitysvastus
5. Keittosäiliö
6. Ilmalla jäähdytettävä lauhdutin
7. Veden paluuputki
8. Vetykaasun paluuputki
9. Jääkaappi
Imeytin:
Höyrystimen alaosa on yhdistetty putkella laitteeseen, jonka nimi on imeytin. Imeyttimen alaosassa on vettä, jonka lämpötila on noin +20 - +30C. Höyrystimessä oleva ammoniakkihöyry pyrkii halukkaasti imeytymään viileään veteen, jolloin höyry virtaa höyrystimestä imeyttimeen sekoittuen veteen. Höyrymäärän pieniminen höyrystimessä aiheuttaa sen, että osa nestemäisestä ammoniakista höyrystimessä kiehuu muodostaen uutta höyryä ja sitoen samalla lämpöä jäähdytettävästä kohteesta eli jääkaapista.
Ammoniakkipitoisen vesiliuoksen tiheys imeyttimessä kasvaa, jolloin väkevin ts. ammoniakkipitoisin liuos laskeutuu imeyttimen pohjalle ja joutuu sieltä edelleen putkeen joka kiertää lämmitysvastusta tai muuta lämmönlähdettä.
Kun vastus tai liekki lämmittää vesi-ammoniakkiliuosta putkessa, alkaa ammoniakki kiehua erilleen vedestä. Kiehunut ammoniakkihöyry ja kuuma vesi nousevat putkea myöten keittosäiliöön, jota lämmitetään saman vastuksen tai liekin avulla kuin edellä kuvattua putkikierukkaakin. Korkea lämpötila (noin +80C) estää veden ja ammoniakin uudelleen yhtymisen.
Keittosäiliö ja lauhdutin
Höyryn muodossa oleva ammoniakki kerääntyy keittosäiliön yläosaan ja menee säiliön yläosassa olevaa putkea lauhduttimeen, jossa ammoniakkihöyry joutuu kosketuksiin viileämmän putkistopinnan kanssa. Ammoniakkihöyry nesteytyy tälle putken pinnalle. Nestemäinen ammoniakki virtaa edelleen höyrystimeen, josta edellä kuvattu kiertokulku jatkuu.
Keittosäiliön pohjalle jäänyt vesi on vapautunut ammoniakista ja palaa imeyttimeen keittosäiliön yläosassa olevan putken kautta. Vesi ei kuitenkaan pysty korkean lämpötilansa johdosta imemään itseensä uutta ammoniakkihöyryä, ennen kuin sitä on jäähdytetty.
Vetykaasu
Veden jäähdytystä varten koneistossa on täytteenä veden ja ammoniakin lisäksi kolmantena aineena vetykaasua. Vety on neutraali kaasu, joka ei reagoi sen paremmin ammoniakin, kuin vedenkään kanssa, eikä liukene veteen tai nestemäiseen ammoniakkiin.
Vetykaasua on täytteenä höyrystimessä, jossa sen lämpötila on sama kuin höyrystyvän ammoniakin, ts. muutamia asteita +0 C alapuolella. Se lähtee virtaamaan ammoniakkihöyryn mukana höyrystimestä imeyttimeen, mutta ei kuitenkaan liukene veteen kuten ammoniakkihöyry, vaan lähtee nousemaan imeyttimessä ylöspäin. Sen lämpötila on edelleen matala, ja tällöin se ylöspäin noustessaan kohtaa vastakkaiseen suuntaan alaspäin valuvan veden, joka tulee keittosäiliöstä. Tällöin kylmä vetykaasu jäähdyttää veden, joka imeyttimen alaosaan tullessaan onkin jo riittävän alhaisessa lämpötilassa ammoniakin imemistä varten. Vetykaasu nousee imeyttimen yläosasta edelleen putkea pitkin lauhduttimen loppupäähän ja palaa sieltä ammoniakin kanssa höyrystimeen.
Absoptiokoneistossa on siis kolme erillistä kiertopiiriä.
1. ammoniakin kiertopiiri, joka alkaa höyrystimestä ja kulkee imeyttimen, lämmityskierukan, keittosäiliön ja lauhduttimen kautta takaisin höyrystimeen.
2. veden kiertopiiri, joka alkaa imeyttimestä ja kulkee lämmityskierukan ja keittosäiliön kautta takaisin imeyttimeen.
3. vetykaasun kiertopiiri, joka alkaa höyrystimestä ja kiertää imeyttimen ja lauhduttimen loppuosan kautta takaisin höyrystimeen.
Kuinka on mahdollista, että koneiston jossakin osassa ammoniakki saadaan nesteytymään korkeammassa lämpötilassa ja sitä vastaavassa korkeammassa paineessa, kun koneiston toisessa osassa ammoniakki höyrystyy matalammassa lämpötilassa, jota vastaa matalampi paine?
Koneiston eri osathan on yhdistetty toisiinsa avoimien putkien avulla siten, että koko koneistossa vallitsee vakiosuuruinen paine.
Asia selittyy vetykaasun kierron avulla.
Jos oletamme, että nesteytymislämpötila on vaikkapa +40 C (15,850 ata). Koska lauhduttimessa on yksinomaan ammoniakkia, on lauhduttimessa vallitseva kokonaispaine suuruudeltaan 15,850 ata.
Jos höyrystimessä höyrystymislämpötila on vaikkapa -10 C (2,966 ata).
Lauhduttimen ja höyrystimen välinen paine-ero on tällöin 12,884 ata:n suuruinen näennäinen paine-ero. Nyt on höyrystimessä olevan vetykaasun paine juuri tämä 12,884 ata:n suuruinen. Tällöin höyrystimessä vallitseva kokonaispaine, joka muodostuu ammoniakin ja vetykaasun osapaineitten summasta, on tarkalleen lauhduttimessa vallitsevan kokonaispaineen suuruinen.
Lämpöopista tunnettu Daltonin laki sanoo, että kaasun kokonaispaine on kaasun seoskomponenttien osapaineiden summa. Tällä tavoin, sekoittamalla ammoniakkiin vetyä, saadaan ammoniakin osapaine alenemaan vetykaasun osapaineen verran. Tästä syystä voimme katsoa vetykaasun toimivan ikään kuin koneiston paisuntaventtiilinä.
Absorptio koneiston etuja
Ei liikkuvia osia
Ei kulumista
Halpa hinta
Äänetön
Toimii ilman sähköä esim. nestekaasulla.
Haittoja
Energian kulutus 8-10 kertaa enemmän kuin kompressori laitteisto.
Absorptio koneiston käyttö saattaa olla taloudellisesti kannattavaa silloin, kun saatavana on halpaa lämpöenergiaa. Esim kaukolämpöverkon paluuvesi esim. kesällä.
Tätähän jo kehä kolmosen eteläpuolella sovelletaan kaukokylmänä, tosin taitaa sielläkin vielä suurin osa vehkeistä olla kompressori prosesseja.
