Intensification of NH3 bubble absorption process using advanced surfaces and carbon nanotubes for NH3/LINO3 absorption chillers

Abstract

En la presente tesis doctoral se realiza un estudio experimental de la intensificación del proceso de absorción de amoniaco por parte de la mezcla NH3/LiNO3 en absorbedores de burbuja por medio del uso de superficies avanzadas y nanotubos de carbono. Las condiciones de operación de los ensayos experimentales fueron obtenidas a partir de una simulación termodinámica de un ciclo de absorción de simple efecto con NH3/LiNO3 a las condiciones de operación de interés para una enfriadora por absorción activada por fuentes de energía a baja temperatura y enfriada por aire. Los experimentos se llevaron a cabo en un banco de prueba experimental diseñado para la evaluación del desempeño de absorbedores a las condiciones deseadas. El estudio del proceso de absorción se realizo en dos tipos de intercambiadores de calor trabajando como absorbedores; un intercambiador de calor de placas y un intercambiador de calor tubular. Los resultados experimentos en el absorbedor tubular muestran que las superficies avanzadas y nanotubos de carbono usados mejoran significativamente el proceso de absorción de amoniaco en el absorbedor de burbuja estudiado en comparación con un absorbedor de tubo liso con el fluido base. Las mejoras máximas alcanzadas fueron superiores al 50%.

This thesis deals with an experimental study on intensification of the ammonia absorption process in the NH3/LiNO3 mixture in vertical bubble mode absorbers using advanced surfaces and nanoparticles of carbon nanotubes (CNTs). Operating conditions selected for the absorber test were obtained from a thermodynamic analysis of a single effect absorption cycle with NH3/LiNO3 driven by low temperature heat sources and head released by air. The experiments were conducted in an experimental test facility designed for evaluating the absorber performance at the desired operating conditions. Intensification of the ammonia absorption process was studied using two types of heat exchangers working as bubble absorbers; a plate heat exchanger and a tubular heat exchanger. Experimental results showed that the advanced surfaces and CNTs used significantly improve the ammonia absorption process in the tubular bubble absorber analyzed in comparison with results in the smooth tube absorber with the base fluid. The maximum improvements achieved were higher than 50 %.