TU Berlin

Maschinen- und EnergieanlagentechnikBlasenpumpen, thermisch getriebene Lösungsmittelpumpen

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Thermosyphon-Desorber und Blasenpumpen

Blasenpumpe
Lupe

Für den Betrieb von Absorptions- kälteanlagen ist es notwendig, die mit Kältemittel angereicherte Lösung wieder aufzukonzentrieren (d.h. das Kältemittel zu desorbieren). Hierzu muss die Lösung vom Absorber in den Desorber gefördert werden. Bisher wird hierfür fast immer eine elektrisch betriebene Lösungspumpe verwendet.

Durch den Einsatz von Thermosyphon-Desorbern, welche nach dem Prinzip der Blasenpumpe arbeiten, kann der Pump- und Desorptionsvorgang in einem Bauteil kombiniert werden. Der Vorteil dieses Systems liegt vor allem darin, dass durch die 'Pumpe ohne bewegte Teile' ein Verschleiß nahezu ausgeschlossen ist und die Aufrecht- erhaltung des Vakuums vereinfacht werden kann.

Außerdem lassen sich durch die Zweiphasenströmung hohe Wärmeübergangskoeffizienten erreichen, so dass eine entsprechend kompakte Bauweise des Desorbers möglich ist (Gewichts- und Kosteneinsparung). Beides hat insbesondere bei Absorptionskälteanlagen kleiner Leistung und großer Stückzahl positive Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit, da auch der Wartungsaufwand reduziert werden kann.

Ziel der Forschungen ist es, geeignete Auslegungskriterien und Konstruktionen für den Wärme- und Stoffübergang von Zweiphasenströmungen im Grobvakuum zu entwickeln sowie das Teillast- und Regelverhalten von Thermosyphondesorbern zu verbessern.

Für das Projekt verantwortlich ist Jan Albers,
Raum KT 204, Telefon: 314-25314, E-Mail: jan.albers(at)tu-berlin.de;

Funktionsprinzip von Absorptionskälteanlagen mit Thermosyphon-Desorbern

Lupe

Durch die Zufuhr von Wärme (z.B. aus Solarkollektoren) mit einer Temperatur von ca. 70 bis 90°C wird im Generator (G) der Absorptionskälteanlage Wasserdampf aus einer H2O/LiBr-Lösung ausgetrieben.

Der ausgetriebene Kältemitteldampf bildet Dampfkolben, die fast den gesamten inneren Rohrquerschnitt des senkrechten Wärmeübertragers einnehmen. Durch die Auftriebskraft der Dampfkolben wird die darüber liegende Flüssigkeitssäule nach oben in den Tropfenabscheider (Separator) gedrückt.
Die nach der Austreibung wasserarme Lösung fließt aufgrund der Schwerkraft vom Dampfabscheider über den Lösungswärmetauscher (LWT) zum Absorber (A). Hier wird die konzentrierte Salzlösung durch Absorption des Wasserdampfes aus dem Verdampfer wieder verdünnt und gelangt nach Vorwärmung im Lösungswärmetauscher erneut in den Generator.

Der Generator fungiert dadurch gleichzeitig auch als Lösungsmitttelpumpe. Gleichzeitig strömt der im Generator entstandenen Wasserdampf zum Kondensator, wird dort durch den Wärmeaustausch mit ca. 30°C warmen Kühlwasser verflüssigt und fließt anschließend in den darunter liegenden Verdampfer. Da der Verdampfer durch den Absorber auf einem niedrigeren Druckniveau gehalten wird, verdampft hier das Wasser bereits bei ca. 4 bis 7°C und erzeugt dadurch die nutzbare Kälteleistung.

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