Untersuchungen von Absorptionskälteanlagen kleiner Leistungen mit thermosiphonischen und mechanischen Antriebskonzepten

Abstract

In dieser Arbeit wird an zwei Absorptionskälteanlagen ein thermosiphonisches und ein mechanisches Lösungsumlaufkonzept untersucht. Der Thermosiphonpumpenprozess wird anhand eigene Effizienzkennzahlen bewertet. Für Absorber und Verdampfer wird ein neues Wärmeübertragerkonzept vorgestellt. Eine exergetische Bewertung identifiziert die Verlustbeiträge der einzelnen Apparate der Anlagen. Das Lösungsumlaufkonzept beeinflusst das Teillast- und das Anfahrverhalten. Der Thermosiphon ermöglicht eine schnelle Kältebereitstellung, führt bei extremen Teillast allerdings zu kritischen Betriebszuständen. Die Effizienz des Thermosiphonprozesses (Verhältnis aus Lösungstransportarbeit und zugeführter Wärme) liegt bei unter einem Prozent. Der Aufwand ist im Verhältnis zum Gesamtaufwand des Absorptionsprozesses gering. Der Wärmeübergang am senkrecht berieselten Spiralrippenrohr zeichnet sich durch einen hohen Wärmeübergang bei geringen Triebkraftaufwand aus. Bei der Verdampfung wurden vom Arbeitsmittelmassenstrom unabhängige Wärmeübergangskoeffizienten ermittelt. Die exergetische Bewertung zeigte ein hohes Verbesserungspotential für den Desorber, obwohl der Apparat einen hohen Wirkungsgrad erzielte.

In this paper a thermosiphon pump and a mechanical pump for solution circulation have been examined. Therefore, two absorption chillers have been constructed. For the thermosiphon process own efficiency numbers have been presented. A new heat exchanger for absorber and evaporator have beenexamined. An exergetic evaluation identified the losses contributed by each apparatus of the absorption chiller. The solution circulation concept influences the partial load and the starting behavior. The thermosiphon enables rapid cooling supply. Extreme partial load leads to critical operating conditions of the chiller. The efficiency of the thermosiphon process (ratio of solute transport and heat supply) is less than one percent. The heat supply is low compared to the total supply of the absorption process. The heat transfer on vertical spiral finned tubes is characterized by a high heat transfer with low driving forces. It showed that the heat transfer is independent of the fluid mass flow. The exergetic evaluation showed a high potential for improvement for the desorber, although the apparatus achieved a high efficiency.