Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00fcr die Geb\u00e4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen<\/p>\n
Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00fcr die Geb\u00e4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen <\/strong><\/p>\n Offene Absorptionsprozesse eigenen sich daf\u00fcr, regenerativ bereitgestellte W\u00e4rme oder Abw\u00e4rme \u00fcber l\u00e4ngere Perioden zu speichern und diese anschlie\u00dfend f\u00fcr Trocknungs-, Raumheizungs- oder K\u00fchlzwecke effizient zur Verf\u00fcgung zu stellen.<\/p>\n Eine offene Absorptionsanlage besteht aus den Hauptkomponenten Absorber, Regenerator und Speicher, Abbildung 1. Im Absorber wird die feuchte Luft mittels einer hygroskopischen Fl\u00fcssigkeit (z.B. hygroskopische Salzl\u00f6sung) getrocknet und gleichzeitig aufgrund der freiwerdenden Kondensationsenergie erw\u00e4rmt. Je nach Anwendung kann die Luft anschlie\u00dfend f\u00fcr Trocknungs- und\/oder Heizzwecke verwendet werden. Die durch Wasseraufnahme verd\u00fcnnte hygroskopische Fl\u00fcssigkeit wird nach dem Absorptionsprozess gespeichert und in der Regel zeitversetzt in dem Regenerator auf einem niedrigen Temperaturniveau mittels W\u00e4rmezufuhr, z.B. aus thermischen Solaranlagen oder einer Abw\u00e4rmequelle, durch Wasserabgabe wieder aufkonzentriert. Die W\u00e4rmeenergie der W\u00e4rmequelle kann somit in Form einer konzentrierten Fl\u00fcssigkeit verlustarm \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume gespeichert und bei Bedarf mithilfe des Absorbers wieder bereitgestellt werden.<\/p>\n Die Komponenten Absorber und Regenerator bestehen aus parellelen Platten, senkrechten Rohren oder Wabenstrucktur. Eine hygroskopische Fl\u00fcssigkeit, das Sorbens, str\u00f6mt entlang der Au\u00dfenseite der Platten, Rohre oder Waben. Um die Flie\u00dfgeschwindigkeit herab zu setzen, sind z.B. die Rohre mit Textilien ummantelt, die vom Sorbens durchstr\u00f6mt werden. Beim Absorptionsprozess wird feuchte Au\u00dfenluft im Querstrom am Sorbens entlang geleitet. Dadurch wird die Luftfeuchtigkeit vom Sorbens absorbiert, wobei Verdunstungs- und Bindungsenergie frei wird.\u00a0Bestehende Modelle zur Beschreibung der W\u00e4rme- und Stoff\u00fcbertragung des Sorptionsprozesses beruhen in der Regel auf semi-empirischen Ans\u00e4tzen und liefern daher nur grobe N\u00e4herungsl\u00f6sungen. Neue experimentelle Verfahren, wie z.B. der Einsatz von einer Thermographiekamera, erlauben genauere experimentelle Untersuchungen des W\u00e4rme- und Stoff\u00fcbergangs und erm\u00f6glichen somit Validierungen numerischer Modelle mit h\u00f6herer Ortsaufl\u00f6sung.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n \u00a0<\/p>\n Luftentfeuchtung erfolgt in herk\u00f6mmlichen Trocknungs- und Klimatisierungsanlagen durch eine K\u00fchlung der feuchten Luft unter ihren Taupunkt und einer anschlie\u00dfenden Erw\u00e4rmung bis zu der gew\u00fcnschten Temperatur. Das Prinzip dieser Betriebsweise birgt einen unn\u00f6tigen Energieaufwand. In dem geplanten Promotionsvorhaben soll daher ein alternatives Luft-Trocknungsverfahren untersucht werden, bei dem die Luftentfeuchtung durch einen Sorptionsprozess realisiert wird. Die bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass der Energieverbrauch f\u00fcr Klimatisierungsanlagen auch in mitteleurop\u00e4ischen Klimata um ca. 40% gesenkt werden kann, wenn die Luftentfeuchtung durch einen Absorptionsprozess anstelle einer Taupunktunterschreitung realisiert werden kann. In subtropischen Klimata kann zudem mit einer noch h\u00f6heren potentiellen Energieeinsparung gerechnet werden.<\/p>\n In dem Sorptionsprozess wird ein hygroskopisches Fluid mit der Prozessluft in Kontakt gebracht und durch Aufnahme der Luftfeuchte verd\u00fcnnt. In einem weiteren Prozessschritt, der Regeneration, wird die Feuchte zeitversetzt durch W\u00e4rmezufuhr wieder aus dem Sorbens getrieben. Als Anwendungsgebiete des Sorptionsprozesses sind sowohl die Produkttrocknung als auch Klimatisierungsanlagen, bei denen die Luft gleichzeitig entfeuchtet und gek\u00fchlt werden soll, zu nennen.<\/p>\n Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von numerischen Modellen zur Beschreibung der W\u00e4rme- und Stoff\u00fcbertragungsvorg\u00e4nge zwischen der Prozessluft und einem hygroskopischen Fluid f\u00fcr W\u00e4rme- und Stoff\u00fcbertrager in Rohrb\u00fcndel- sowie Plattengeometrie und ggf. einer anderen Geometrie (Wabenstrucktur). Die Modellergebnisse sollen mit experimentellen Ergebnissen verglichen werden, die im Rahmen einer BMBF-\u00a0gef\u00f6rderten Nachwuchsgruppe an der Universit\u00e4t Kassel durchgef\u00fchrt wurden. Unter anderem wird die Temperatur an der Phasengrenze thermographisch ermittelt und kann mit den Modellergebnissen verglichen werden. Im Rahmen des Promotionsvorhabens soll ein bestehendes Finite-Differenzen Modell weiterentwickelt und\u00a0 validiert sowie eine Systemsimulationl in der Simulationsumgebung Dymola erstellt werden.<\/p>\n Im ersten Jahr<\/strong> wurde die Implementierung eines Effektivit\u00e4tsmodelles in der Simulationsumgebung Dymola erreicht sowie der Vergleich eines bestehendes FD-Modells mit ausgew\u00e4hlten vorhandenen Messergebnissen mit dem Ziel der Modellweiterentwicklung durchgef\u00fchrt. Dazu kommt auch das Aussuchen bzw. die Auswertung vorhandener Messungungen. Zus\u00e4tzlich wurde eine Excel-Vorlage zur Auswertung von vorhandener Messungen erstellt.<\/p>\n Im zweiten Jahr<\/strong> wurde das Effektivit\u00e4tsmodell\u00a0 f\u00fcr Rohrb\u00fcndel sowie Plattengeometrie sowohl als Absorber als auch Regenerator weiterentwickelt und validiert. Die W\u00e4rme- und Stoff\u00fcbertragungsprozesse in einer Wabenstrucktur (Stand der Technik-neue System-Anlage wurde in unserer Forschungsgruppe geschafft und wird untersucht sehe Abstract im Anhang) im Absorber sowie Regenerator wurden in dem Effektivit\u00e4tsmodell abgebildet und anhand der verf\u00fcgbaren Messergebnissen validiert. Die Ergebnisse sollten im September 2018 in Eurosun 18(internationale Konferenz in der Schweiz) ver\u00f6ffentlicht werden. Das abstract wurde eingereicht und akzeptiert. Die Ergebnisse von Effektivit\u00e4tsmodell sowie von Finite-Differenzen-Modell wurden verglichen.<\/p>\n Das erste Systemmodell (Absorber mit und ohne K\u00fchlturm) wurde in TRNSYS (Simulationsumgebung) erstellt und mehrere Jahressimulation f\u00fcr verschiedenen Szenarien wurden durchgef\u00fchrt.<\/p>\n Im dritten Jahr<\/strong> sollt ein System-Modell in Dymola erstellt und validiert werden und abschlie\u00dfend soll die Arbeit dokumentiert werden. Dazu ist eine Ver\u00f6ffentlichung (Paper) \u00fcber Komponenten- sowie Systemmodell geplant.<\/p>\n Tabelle 1: Seminare und Workshops<\/p>\n Name<\/strong><\/p>\n<\/td>\n Zeitraum<\/strong><\/p>\n<\/td>\n Ort<\/strong><\/p>\n<\/td>\n Meine Aktivit\u00e4t<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Doktorandenseminar<\/p>\n<\/td>\n 20.-21.02.2017<\/p>\n<\/td>\n Kassel<\/p>\n<\/td>\n 30 minutiger Vortrag<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Scientific writting<\/p>\n<\/td>\n 07.-11.08.2017<\/p>\n<\/td>\n Witzenhausen<\/p>\n<\/td>\n Poster(\u00dcbung)<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Doktorandenseminar<\/p>\n<\/td>\n 21.-24.08.2017<\/p>\n<\/td>\n Diemelsee<\/p>\n<\/td>\n 30 minutiger Vortrag<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Stipendiatensemiar<\/p>\n<\/td>\n 17.-22.09.2017<\/p>\n<\/td>\n Ostritz<\/p>\n<\/td>\n 15 minutiger Vortrag<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Symposium<\/p>\n<\/td>\n 28.10.2017<\/p>\n<\/td>\n Braunschweig<\/p>\n<\/td>\n Diskussion<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Umweltpreis 2017<\/p>\n<\/td>\n 29.10.2017<\/p>\n<\/td>\n Braunschweig<\/p>\n<\/td>\n –<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Sorptionsgespr\u00e4che<\/p>\n<\/td>\n 16.11.2017<\/p>\n<\/td>\n Kassel<\/p>\n<\/td>\n 15 minutiger Vortrag<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Doktorandenseminar<\/p>\n<\/td>\n 19.-20.02.2018<\/p>\n<\/td>\n KIassel<\/p>\n<\/td>\n 30 minutiger Vortrag<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n Stipendiatensemiar<\/p>\n<\/td>\n 09.-13.04.2018<\/p>\n<\/td>\n Frenswegen<\/p>\n<\/td>\n 15 minutiger Vortrag<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n \u00a0<\/p>\n Abstract ist schon eingereicht und wurde akzeptiert und momentan arbeite ich an dem Paper (Deadline 07.09.2018)<\/p>\n Title:\u201dComparison of modeled and measured heat and mass transfer in a liquid desiccant air-conditioning system\u201d<\/p>\n Zusammenfassung:In folgender Arbeit wurde die W\u00e4rme- und Stoff\u00fcbertragungsprozess in einem Absorber modelliert und die Ergebnisse wurden mit Messergebnissen verglichen. Die Messergebnisse stammen aus einem mit Rippen aus Glasfasern Rohrb\u00fcndelw\u00e4rme- und Stoff\u00fcbertrager. LiCl-H2O wurde als Sorbens eingesetzt. Verglichen wurden der absorbierter Wasserdampfmassenstrom und die Energieaufteilung. Die Mess- und Simulationsergebnisse zeigen eine sehr gute \u00dcbereinstimmung miteinander hinsichtlich des absorbierten Wasserdampfmassenstroms.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n \u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00fcr die Geb\u00e4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00fcr die Geb\u00e4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen \u00a0 \u00a0 \u00a0 Einleitung Offene Absorptionsprozesse eigenen sich daf\u00fcr, regenerativ bereitgestellte W\u00e4rme oder Abw\u00e4rme \u00fcber l\u00e4ngere Perioden zu speichern und diese anschlie\u00dfend f\u00fcr Trocknungs-, Raumheizungs- oder K\u00fchlzwecke effizient zur Verf\u00fcgung zu stellen. 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