本文作者 國立台北科技大學 能源研究所
我們希望有下列人才加入,一同來研究開發:
電焊, 氬銲, 氣焊人才 氨冷凍機 有實際經驗人員
氨 吸收式空調 研究人員
十一、研究計劃中英文摘要
(二)計劃英文摘要
Key words: heat freezer solar thermal energy-saving air conditioning energy and carbon reduction
Construction of a heat driven refrigeration machines, referred to as DAR (Diffusion Absorption Refrigerator) The refrigeration machinery is used industrial process heat, geothermal, solar, waste heat from car exhaust as driving the cooling of the power of the refrigeration machinery.
No CFCs HCFC refrigerant is therefore not in danger of destruction of O3, do not operate to reduce air conditioning power demand, indirectly reducing the emissions of carbon monoxide and sulphide generation derivatives of harmful gases, to achieve carbon reduction targets.
十二、研究計劃內容
(一)研究計劃之背景及目的
(二)研究方法
(三)熱力冷凍機設計與實驗方法
(一) 研究背景及目的
1-1背景
我國已是開發進步之國家 國民所得逐年增加 服務業發達 生活品質需求提高,在食品保鮮度上更是要求衛生可靠,從食品包裝、運輸、倉儲自成一鏈,其中食品製程冷凍設備的運轉成本是重要盈虧關鍵,例如蔬果要保持濕度的蒸發性冷卻設備、運輸魚肉類的冷凍冷藏車、果菜市場因季節因素要調節蔬果供需的倉儲冷凍冷藏設備、高科技晶片製程、製藥產業更需要溫度、溼度、空氣清淨度的精密控管,處處需要冷凍冷藏設備,也就意味需要大量的電力供應。
若詳加分析會發現有些產業需要熱能又要冷能合併運作,而其本生製程之熱能沒有回收利用就任意排放,冷能再另購冷卻設備支應的浪費現象,煉油廠、煉鋼廠、焚化爐、大型醫院消毒用之鍋爐,若能回收其排放廢熱,再利用氨水吸收式冷凍機製冷,可供應其廠內所需要的冷氣,經濟節能效益比只靠要求限制調節室內溫度26℃來達到節能減炭政策目的,直接有效率得多。
動力運輸車輛方面,台灣地處亞熱帶,夏季時氣溫平均30℃以上,加上屬海島型氣候空氣相對濕度高,人體不易排汗,開車或乘車若不開冷氣機調節室內溫度就會令人不舒服,秋冬天下雨時擋風玻璃容易結霧,會擋住駕駛人視線影響行車安全時,就必須開冷氣降低室內露點溫度和除濕,開動冷機時,車子引擎動力約耗損7%,由皮帶輪牽動壓縮機製冷,這意味使用汽車冷氣機就要多燒汽油7%,並且多產生7%的硫化物和二氧化碳、廢熱排放,台北都市屬盆地四面環山地形,污染空氣不易對流發散,行車多時市內空氣懸浮粒仔及有害氣體濃度增高,影響市民呼吸道健康甚鉅,市內溫度比郊區高,市民冷氣開機使用率居高不下,夏天台電供電吃緊這是惡性循環原因之一。
1-2國內外研究文獻回顧
因應工業產能及居家生活改善,壓縮機的發展使用功不可沒,但也因此含氯冷
媒大量使用,二氧化碳任意排放也是幫兇,使用後未有效回收及妥善處理廢棄冷媒、二氧化碳,直到人類發現南極臭氧層破口引發地球溫室效應,兩極冰山融化,極地圈縮小永凍層外露,海平面升高,洋流變遷,氣候遽變,漁業資源萎縮,人類科學家才警覺到需要拯救地球危機,環保意識抬頭,石化燃料枯竭後,生質能、太陽能、風能、潮汐、深海冷窟、地熱、汐藻、等再生能源研究成果陸續發表,善用科技對人類永續生存就有益處。

(1) 1928 Platen and Munter 發表吸收擴散循環理論 P-M循環由產生器、提升管、精餾器、冷凝器、氣體熱交換器、蒸發器、吸收器、液體熱交換器組成,系統內裝有氨、水工作流體以氫或氦氣做為壓力平衡輔助氣體,外部施加熱給產生器後,濃溶液核沸騰作用產生氨蒸氣氣泡,泡泡泵因浮力作用及表面張力減小可將兩相流溶液向上推出提升管外,氨蒸氣則經精餾器除去水分後濃縮,濃縮後之氨蒸氣經冷凝器成液態之氨液再進入蒸發器,蒸發器有輔助氣體降壓後製冷。
由蒸發器回來之冷氨蒸氣在吸收器內被稀溶液吸收後呈濃溶液、濃溶液經液體熱交換器吸取熱回流至產生器重複循環。
氫或氦氣在蒸發器內有消減平衡氨蒸氣壓力之作用使得氨蒸氣維持在低壓狀態就能製冷,氨被視為製冷劑,水被視為吸收劑。
(2) 1986 Clark Dabllt 發表空氣升力泵,將氣體灌入地下油田,利用浮力原理增加油產量,並且計算出輸油管最佳長度及口徑。
(3)1998 太陽能吸收擴散式冷凍機,Albert Einstein and Delano在美國註冊專利號1481541

氨、水、丁烷、為工作流體,由太陽能集熱器匯集太陽熱能輸入產生器後,氨蒸氣(4)經預冷器冷凝成液態氨(10),液態氨與丁烷液(7)經預冷器降溫後(8)進入蒸發器降壓製冷,液態氨與丁烷液在蒸發器內不相溶。
稀氨水溶液(5),經預熱器後(6)與由蒸發器回來之冷丁烷氨混合蒸氣(9)進入吸收器內(11),氨氣被稀氨水溶液吸收後呈濃氨水溶液與丁烷溶液不相溶,氨水濃溶液回流至太陽能集熱器(2)再進入產生器重複循環(3)。
氨氣在蒸發器內有消減平衡丁烷蒸氣壓力之作用,使丁烷蒸氣維持在低壓狀態就能製冷,丁烷被視為製冷劑,水被視為吸收劑,氨氣視為壓力平衡輔助汽體。
這種循環又稱Einstein循環, 其壓力在4.2-9大氣壓下運作,COP 0.12-0.1,與1928 Platen and Munter循環不同有兩點,Einstein循環不用補助氣體、吸收器與冷凝器合併成一腔體(11)。
(4)2000 Schaefer 採用Einstein循環熱泵,生產水蒸汽COP1.5,節省33%燃料費。
(5)2000 Klein and Alvaradez研發 EES (engineering eqation solver)軟體,可模擬不同參數下吸收式冷凍機最佳運作狀況,最大效益比被定義成 泵液質量㎏/ 單位輸入熱kj。


