Implementation of the Characteristic Equation Method applied to an Absorption Chiller LiBr/H2O of Commercial type

Autores

  • Alvaro Antonio Ochoa IFPE - Campus Recife - DACI - Refrigeração e Climatização PPGEM - UFPE http://orcid.org/0000-0003-1687-8523
  • José Ângelo Costa IFPE - Campus Recife - DACI - Mecânica Industrial. PPGEM - UFPE
  • Sérgio Da Silva Franco Instituto Federal de Tecnologia de Pernambuco ´IFPE

Palavras-chave:

Absorption Chiller, LiBr/H2O, Characteristic equation.

Resumo

This study aims to obtain the characteristic equation of a single effect absorption chiller of commercial type (WFC-SC10) of 35 kW of cooling capacity and that uses the pair LiBr/H2O as work fluid, from the nominal data and characteristics of the thermal components. The absorption chiller studied consists of five main components; generator, condenser, evaporator, absorber and a solution heat exchanger. The characteristic equation method is based on the Duhring equation that allows correlate the internal average temperatures of the heat exchangers of the absorption chiller as a function of the characteristic parameters (product AU, flow rates and temperatures of cold, hot and chilled water circuits). The thermal activation power (generator) and the cooling capacity (evaporator) of the chiller were found from the same operating data and for the entire temperature range of cold water circuits (29-32°C), hot water (75-95°C) and chilled water (7-13°C). The versatility of the thermal power activation and the cooling capacity was verified by comparing the results obtained by theoretical simulation of the absorption chiller and the results calculated by the implementation of the characteristic equation method. The errors shown in the comparison were lower than 5%.


Biografia do Autor

Alvaro Antonio Ochoa, IFPE - Campus Recife - DACI - Refrigeração e Climatização PPGEM - UFPE

Possui graduação em Engenharia Mecânica - La Universidad Del Zulia (2001), mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Pernambuco (2010) na área de processos e sistemas térmicos e doutorado na área de Energia em Engenharia Mecânica na Universidade Federal de Pernambuco (2014). Atualmente é professor do Instituto Federal de Tecnologia de Pernambuco. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em simulação numérica, sistemas de cogeração, refrigeração por absorção, análise financeira e termoeconomica de sistemas energéticos.

José Ângelo Costa, IFPE - Campus Recife - DACI - Mecânica Industrial. PPGEM - UFPE

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade de Pernambuco (2003), especialização em Engenharia de Tubulações(2008), especialização em Automação Industrial(2011), mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Pernambuco (2006) , doutorado na área de Energia em Engenharia Mecânica na Universidade Federal de Pernambuco (2012) e especialização em Dinâmica dos Fluidos Computacional(CFD) pelo iESSS . Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Aproveitamento da Energia, atuando principalmente nos seguintes temas: Dispersão de poluentes,Controle Preditivo, Termografia, Simulação Numérica, CFD e manutenção. Atualmente é professor do Instituto Federal de Tecnologia de Pernambuco (IFPE).

Referências

Albers, J. New absorption chiller and control strategy for the solar assisted cooling system at the German federal environment agency. International Journal of Refrigeration, v. 39, n. 1, p. 48-56, 2014.

Albers, J., Nurzia, G., Ziegler, F. Simulation and Experimental Analysis of a Solar Driven Absorption Chiller With Partially Wetted Evaporator. Journal of Solar Energy Engineering, v. 132, n.1, p. 11 –16, 2010.

Albers, J., Ziegler, F. Improved control strategies for solar assisted cooling systems with absorption chillers using a thermosyphon generator. In: Proceedings of the Int. Solar Air. Cond., Kloster Banz, Germany, 2005.

Çengel, Y. A. Transferência de Calor e Massa, Brasil, Editora Mc Graw Hill, 2009, 906p.

Daghigh, R., Shafieian, A. An investigation of heat recovery of submarine diesel engines for combined cooling, heating and power systems. Energy Conversion and Management, v. 108, n. 1, p. 50-59, 2015.

Furukawa, T. . Study on Characteristic Temperatures of Absorption Heat Pumps. Proc. 20th Japan Heat, Transfer Conf., Japan, 1983. (in Japanese).

Furukawa, T., Sonoda, T. Characteristics of H2O/LiBr Absorption Heat Pumps for the Temperature Change of External Fluids. XVII Internationaler Kongress für Kältetechnik, Wien, Austria, 1987.

Gutiérrez-Urueta, G., Rodríguez, P., Ziegler, F., Lecuona, A., Rodríguez – Hidalgo, M. C. Extension of the characteristic equation to absorption chillers with adiabatic absorbers. International Journal of Refrigeration, v. 35, n. 3, p. 709 – 718, 2012.

Hellmann, H.M, Schweigler, C, Ziegler, F. The Characteristic Equations of Absorption Chillers. ISHPC '99, Proc. Int. Sorption Heat Pump Conference, Munich, Germany, 1999.

Helm, M., Hagel, K., Pfeffer, W., Hiebler, S., Schweigler, C. Solar heating and cooling system with absorption chiller and latent heat storage - A research project summary -. Energy Procedia, v. 48, n. 1, p. 837 – 849, 2014.

Kohlenbach, P., F, Ziegler. A dynamic simulation model for transient absorption chiller performance. Part I: The model. International journal of refrigeration, v. 31, n. 2, p. 217-225, 2008a.

Kohlenbach, P., Ziegler, F. A dynamic simulation model for transient absorption chiller performance. Part II: Numerical results and experimental verification. International journal of refrigeration, v. 31, n. 2, p. 226-233, 2008b.

Kühn A., Ziegler F. Operational results of a 10kW absorption chiller and adaptation of the characteristic equation. In: Proc. First Int. Conference Solar Air Conditioning, Bad-Staffelstein, 2005.

Labus, J., Bruno, J.C., Coronas, A. Performance analysis of small capacity absorption chillers by using different modeling methods. Applied Thermal Engineering, v. 58, n. 1, p. 305-313, 2013.

Monné, C., Alonso, S., Palacín, F., Serra, F. Monitoring and simulation of an existing solar powered absorption cooling system in Zaragoza (Spain). Applied Thermal Engineering, v. 31, n. 1, p. 28 – 35, 2011.

Myat, A., Thu, K., Kim, Y. D., Chakraborty, A., Chun, W. G., Choon, K. N. A second law analysis and entropy generation minimization of an absorption chiller. Applied Thermal Engineering, v. 31, n. 14-15, p. 2405 – 2413, 2011.

Ochoa, A.A.V., Dutra, J.C.C., Henríquez, J.R.G. Energetic and exergetic study of a 10RT absorption chiller integrated into a microgeneration system. Energy Conversion and Management, v. 108, n. 1, p. 50-59, 2016.

Ochoa, A.A.V., Dutra, J.C.C., Henríquez, J.R.G. Energy and exergy analysis of the performance of 10RT lithium bromide/water absorption chiller. Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia, v. 37, n. 1, p. 38-47, 2014b.

Ochoa, A.A.V., Dutra, J.C.C., Henríquez, J.R.G., Dos Santos, C.A.C. Dynamic study of a single effect absorption chiller using the pair LiBr/H2O. Energy Conversion and Management, v. 108, n. 1, p. 30-42, 2016.

Puig, A.M., López, V.J., Bruno, J.C. Coronas, A. Analysis and parameter identification for characteristic equations of single – and Double effect absorption chillers by means of multivariables regression. International journal of refrigeration, v. 33, n. 1, p. 70 – 78, 2010.

Takata, S. Absorption Refrigeration machine, Tokyo, Japanese Association of Refrigeration, 1982. (in Japanese)

Talukdar, K., Gogoi, T.K. Exergy analysis of a combined vapor power cycle and boiler flue gas driven double effect water–LiBr absorption refrigeration system. Energy Conversion and Management, v. 108, n. 1, p. 468-477, 2016.

Yazaki Energy System. Specifications Chillers and Chiller-Heater WFC-SC (H) 10, 20, 30. Japan, 2003.

Zamora, M., Bourouis, M., Coronas, A., Vallès, M. Pre-industrial development and experimental characterization of new air-cooled and water-cooled ammonia/lithium nitrate absorption chillers. International journal of refrigeration, v. 45, n. 1, p. 189-197, 2014.

Ziegler F., Albers J. Influence of external flow rates on characteristic equations of absorption chillers. KI Kälte • Luft • Klimatechnik, v. 45, n. 1, p. 18-22, 2009. (In German).

Ziegler, F. Relationships between temperature differences in heat exchangers of heat transformation devices. Revue Générale de Thermique, v. 37, n. 1, p. 549-555, 1998.

Zinet, M., Rulliere, R., Haberschill, P. A numerical model for the dynamic simulation of a recirculation single-effect absorption chiller. Energy Conversion and Management, v. 62, n. 1, p. 51– 63, 2012.

Downloads

Publicado

2018-04-18

Edição

v. 9 n. 3 (2017): Dossiê especial - I Jornada Internacional de Pesquisa, Ensino, Extensão, Inovação e Sustentabilidade do IFPB

Seção

ARTIGO

Licença

Pelo presente instrumento, na qualidade de titular dos direitos de autor(a) do manuscrito submetido à CIENTEC, cedo permanentemente ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco os direitos relativos à edição, publicação e distribuição desse trabalho, bem como sua veiculação em mídia impressa e eletrônica, tanto no Brasil como no exterior, da íntegra ou de partes da obra.

            Declaro expressamente que o manuscrito é original, que os autores aprovam a versão final, bem como as opiniões emitidas no trabalho são de minha exclusiva responsabilidade e a publicação do artigo não viola direitos de terceiros. 

Autorizo a revisão gramatical e ortográfica do texto, desde que não acarrete alteração do conteúdo e das opiniões ali contidas.

            Por fim, declaro que a elaboração do mencionado artigo tem caráter pro bono publico e, portanto, renuncio ao recebimento de qualquer remuneração pertinente aos direitos patrimoniais ora cedidos.