04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/5
Browse
1 results
Search Results
Item Open Access Entwicklung einer direkt solarthermisch angetriebenen Diffusions-Absorptionskältemaschine(2016) Schmid, Fabian; Spindler, Klaus (apl. Prof. Dr.-Ing.)In der vorliegenden Arbeit wird die technische Machbarkeit eines direkt durch die Sonne angetriebenen Diffusions-Absorptionskälteprozesses nachgewiesen. Der Austreiber, der direkt in einen doppelt verglasten Flachkollektor integriert ist, stellt das zentrale Bauteil dieser Kältemaschine dar. Er ist gleichzeitig die Thermosiphonpumpe des Kälteprozesses. Üblicherweise wird diese im unteren Bereich des Rohres von Heizbändern mit einer hohen Wärmestromdichte beheizt. In einem kombinierten Kollektoraustreiber limitieren die Solarstrahlung und der Kollektorwirkungsgrad die maximale Wärmestromdichte. Zusätzlich muss die Thermosiphonpumpe aufgrund der Kollektorneigung entlang einer geneigten Ebene fördern. Diese Randbedingungen erfordern umfangreiche Untersuchungen zum Förderverhalten der Thermosiphonpumpe. Neben der Thermosiphonpumpe ist der Hilfsgaskreislauf, sowohl für die Kälteleistung als auch für den Wirkungsgrad des Diffusions-Absorptionskälteprozesses, von besonderer Bedeutung. Ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist die detaillierte Untersuchung des Hilfsgaskreislaufs. Mittels Clamp-On-Ultraschallsensoren gelingt es erstmalig den Ammoniakmolanteil sowie den Gasvolumenstrom kontinuierlich und ohne Eingriffe in den Prozess zu erfassen. Ein magnetgekoppelter Edelstahlpropeller ermöglicht, statt der üblichen Naturzirkulation, eine Zwangsumwälzung des Hilfsgaskreislaufs. Somit kann der Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit auf die Stoffübertragung im Absorber und Verdunster nachgewiesen und bewertet werden. Mit den Messergebnissen wird ein neu erstelltes Simulationsmodell, welches die Stoffübertragung im Hilfsgaskreislauf abbildet, validiert. Aufbauend auf den Messergebnissen einer elektrisch beheizten Diffusions-Absorptionskältemaschine, den Förderversuchen der Thermosiphonpumpe und der Vermessung des Kollektoraustreibers im Sonnensimulator wird schlussendlich eine solarthermisch angetriebene Diffusions-Absorptionskältemaschine ausgelegt und aufgebaut. Durch einen anschließenden, erfolgreichen Test in einem Freiluftprüfstand wird die Funktionsfähigkeit des Anlagenkonzepts nachgewiesen.