Absorption refrigerators
| Some info on the DAR cycle and on the research and development activities in progress |
| The diffusion absorption cycle (DAR: Diffusion Absorption Refrigerator) is activated by supplying thermal power to a component of the cooling circuit, known as the thermal pump or generator. The heating of the working mixture allows the separation of the ammonia (which acts as a refrigerant) from the water (with the function of absorbent fluid). The cycle does not require any mechanical device for the circulation of the mixture since this takes place by means of natural processes of buoyancy of the steam and entrainment of the liquid in the capillary inside the thermal pump. Unlike other absorption chillers and vapor compression ones, the cycle is then carried out on a single pressure level: the presence of an auxiliary gas in the evaporator and absorber allows the refrigerant to reduce its pressure partial to evaporate and be absorbed by the liquid mixture. These aspects make the system very reliable, silent and compact. In INGEGNERIA STARACE an advanced analytical model of the chiller has been developed, also including the description of the behavior of the working mixture inside the thermal pump as a function of the main thermo-fluidynamic design variables, the geometry and the dimensions of the components. The model, after experimental validation with data available after tests on a commercial DAR refrigerator, was applied to carry out a sensitivity analysis of the chiller and thermal pump in steady state operation that showed the performance trend as the thermodynamic and geometric parameters. On the basis of the results obtained and of some considerations on the behavior of the transient DAR cycle, a prototype thermal pump was developed and made capable of optimizing the energy performance of the chiller, reducing its starting transient. The prototype involves the coupling of a specially designed thermal pump to a microwave generation and polarization system (magnetron). The component is connected to the refrigerant circuit of the commercial chiller, replacing the original thermal pump. The first experimental results confirmed a strong reduction in the system start-up transient, even with good potential for improvement. Activities are underway to optimize the circuit for the new heat power generation system. |
| Alcune info sul ciclo DAR e sulle attività di ricerca e sviluppo in atto |
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Il ciclo ad assorbimento a diffusione ( DAR: Diffusion Absorption Refrigerator ) si attiva con la fornitura di potenza termica a un componente del circuito frigorifero, detto pompa termica o generatore.
Il riscaldamento della miscela di lavoro consente la separazione dell’ammoniaca (che funge da refrigerante) dall’acqua (con la funzione di fluido assorbente). Il ciclo non necessita di alcun dispositivo meccanico per la circolazione della miscela poiché questa avviene per mezzo di processi naturali di galleggiamento del vapore e trascinamento del liquido nel capillare interno alla pompa termica. A differenza degli altri refrigeratori ad assorbimento e di quelli a compressione di vapore, poi, il ciclo si realizza su di un unico livello di pressione: la presenza di un gas ausiliario in evaporatore e assorbitore, infatti, consente al refrigerante di ridurre la propria pressione parziale per evaporare ed essere assorbito dalla miscela liquida.
Questi aspetti rendono il sistema molto affidabile, silenzioso e compatto. In INGEGNERIA STARACE si è sviluppato un modello analitico avanzato del refrigeratore, comprendendo anche la descrizione del comportamento della miscela di lavoro all’interno della pompa termica in funzione delle principali variabili termofluidodinamiche di progetto, della geometria e delle dimensioni del componente.
Il modello, dopo essere stato validato sperimentalmente utilizzando i dati ricavati da test su un frigorifero DAR commerciale, è stato applicato per condurre un’analisi di sensibilità del refrigeratore e della pompa termica in funzionamento a regime. Tale analisi mostra l’andamento delle prestazioni al variare dei parametri termodinamici e geometrici considerati. Sulla base dei risultati ottenuti e di alcune considerazioni sul comportamento del ciclo DAR in transitorio, è stato sviluppato e realizzato un prototipo di pompa termica capace di ottimizzare le prestazioni energetiche del refrigeratore riducendone il transitorio di avviamento.
Il prototipo prevede l’accoppiamento di una pompa termica appositamente progettata a un sistema di generazione e polarizzazione di microonde (magnetron). Il componente è collegato al circuito frigorifero del refrigeratore commerciale, in sostituzione della pompa termica originale. I primi risultati sperimentali hanno confermato una forte riduzione del transitorio di avviamento del sistema, anche con ampi margini di miglioramento. Sono in corso attività per l'ottimizzazione del circuito al nuovo sistema di generazione di potenza termica.
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