Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00fcr die Geb\u00e4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen<\/p>\n
Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00c3\u00bcr die Geb\u00c3\u00a4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen <\/strong><\/p>\n Offene Absorptionsprozesse eigenen sich daf\u00c3\u00bcr, regenerativ bereitgestellte W\u00c3\u00a4rme oder Abw\u00c3\u00a4rme \u00c3\u00bcber l\u00c3\u00a4ngere Perioden zu speichern und diese anschlie\u00c3\u0178end f\u00c3\u00bcr Trocknungs-, Raumheizungs- oder K\u00c3\u00bchlzwecke effizient zur Verf\u00c3\u00bcgung 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\u00c3\u00bcssigkeit (z.B. hygroskopische Salzl\u00c3\u00b6sung) getrocknet und gleichzeitig aufgrund der freiwerdenden Kondensationsenergie erw\u00c3\u00a4rmt. Je nach Anwendung kann die Luft anschlie\u00c3\u0178end f\u00c3\u00bcr Trocknungs- und\/oder Heizzwecke verwendet werden. Die durch Wasseraufnahme verd\u00c3\u00bcnnte hygroskopische Fl\u00c3\u00bcssigkeit wird nach dem Absorptionsprozess gespeichert und in der Regel zeitversetzt in dem Regenerator auf einem niedrigen Temperaturniveau mittels W\u00c3\u00a4rmezufuhr, z.B. aus thermischen Solaranlagen oder einer Abw\u00c3\u00a4rmequelle, durch Wasserabgabe wieder aufkonzentriert. Die W\u00c3\u00a4rmeenergie der W\u00c3\u00a4rmequelle kann somit in Form einer konzentrierten Fl\u00c3\u00bcssigkeit verlustarm \u00c3\u00bcber l\u00c3\u00a4ngere Zeitr\u00c3\u00a4ume 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\u00c3\u00bcssigkeit, das Sorbens, str\u00c3\u00b6mt entlang der Au\u00c3\u0178enseite der Platten, Rohre oder Waben. Um die Flie\u00c3\u0178geschwindigkeit herab zu setzen, sind z.B. die Rohre mit Textilien ummantelt, die vom Sorbens durchstr\u00c3\u00b6mt werden. Beim Absorptionsprozess wird feuchte Au\u00c3\u0178enluft im Querstrom am Sorbens entlang geleitet. Dadurch wird die Luftfeuchtigkeit vom Sorbens absorbiert, wobei Verdunstungs- und Bindungsenergie frei wird.\u00c2\u00a0Bestehende Modelle zur Beschreibung der W\u00c3\u00a4rme- und Stoff\u00c3\u00bcbertragung des Sorptionsprozesses beruhen in der Regel auf semi-empirischen Ans\u00c3\u00a4tzen und liefern daher nur grobe N\u00c3\u00a4herungsl\u00c3\u00b6sungen. Neue experimentelle Verfahren, wie z.B. der Einsatz von einer Thermographiekamera, erlauben genauere experimentelle Untersuchungen des W\u00c3\u00a4rme- und Stoff\u00c3\u00bcbergangs und erm\u00c3\u00b6glichen somit Validierungen numerischer Modelle mit h\u00c3\u00b6herer Ortsaufl\u00c3\u00b6sung.<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n Luftentfeuchtung erfolgt in herk\u00c3\u00b6mmlichen Trocknungs- und Klimatisierungsanlagen durch eine K\u00c3\u00bchlung der feuchten Luft unter ihren Taupunkt und einer anschlie\u00c3\u0178enden Erw\u00c3\u00a4rmung bis zu der gew\u00c3\u00bcnschten Temperatur. Das Prinzip dieser Betriebsweise birgt einen unn\u00c3\u00b6tigen 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\u00c3\u00bcr Klimatisierungsanlagen auch in mitteleurop\u00c3\u00a4ischen 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\u00c3\u00b6heren 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\u00c3\u00bcnnt. In einem weiteren Prozessschritt, der Regeneration, wird die Feuchte zeitversetzt durch W\u00c3\u00a4rmezufuhr wieder aus dem Sorbens getrieben. Als Anwendungsgebiete des Sorptionsprozesses sind sowohl die Produkttrocknung als auch Klimatisierungsanlagen, bei denen die Luft gleichzeitig entfeuchtet und gek\u00c3\u00bchlt werden soll, zu nennen.<\/p>\n Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von numerischen Modellen zur Beschreibung der W\u00c3\u00a4rme- und Stoff\u00c3\u00bcbertragungsvorg\u00c3\u00a4nge zwischen der Prozessluft und einem hygroskopischen Fluid f\u00c3\u00bcr W\u00c3\u00a4rme- und Stoff\u00c3\u00bcbertrager in Rohrb\u00c3\u00bcndel- sowie Plattengeometrie und ggf. einer anderen Geometrie (Wabenstrucktur). Die Modellergebnisse sollen mit experimentellen Ergebnissen verglichen werden, die im Rahmen einer BMBF-\u00c2\u00a0gef\u00c3\u00b6rderten Nachwuchsgruppe an der Universit\u00c3\u00a4t Kassel durchgef\u00c3\u00bchrt 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\u00c2\u00a0 validiert sowie eine Systemsimulationl in der Simulationsumgebung Dymola erstellt werden.<\/p>\n Im ersten Jahr<\/strong> wurde die Implementierung eines Effektivit\u00c3\u00a4tsmodelles in der Simulationsumgebung Dymola erreicht sowie der Vergleich eines bestehendes FD-Modells mit ausgew\u00c3\u00a4hlten vorhandenen Messergebnissen mit dem Ziel der Modellweiterentwicklung durchgef\u00c3\u00bchrt. Dazu kommt auch das Aussuchen bzw. die Auswertung vorhandener Messungungen. Zus\u00c3\u00a4tzlich wurde eine Excel-Vorlage zur Auswertung von vorhandener Messungen erstellt.<\/p>\n Im zweiten Jahr<\/strong> wurde das Effektivit\u00c3\u00a4tsmodell\u00c2\u00a0 f\u00c3\u00bcr Rohrb\u00c3\u00bcndel sowie Plattengeometrie sowohl als Absorber als auch Regenerator weiterentwickelt und validiert. Die W\u00c3\u00a4rme- und Stoff\u00c3\u00bcbertragungsprozesse 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\u00c3\u00a4tsmodell abgebildet und anhand der verf\u00c3\u00bcgbaren Messergebnissen validiert. Die Ergebnisse sollten im September 2018 in Eurosun 18(internationale Konferenz in der Schweiz) ver\u00c3\u00b6ffentlicht werden. Das abstract wurde eingereicht und akzeptiert. Die Ergebnisse von Effektivit\u00c3\u00a4tsmodell sowie von Finite-Differenzen-Modell wurden verglichen.<\/p>\n Das erste Systemmodell (Absorber mit und ohne K\u00c3\u00bchlturm) wurde in TRNSYS (Simulationsumgebung) erstellt und mehrere Jahressimulation f\u00c3\u00bcr verschiedenen Szenarien wurden durchgef\u00c3\u00bchrt.<\/p>\n Im dritten Jahr<\/strong> sollt ein System-Modell in Dymola erstellt und validiert werden und abschlie\u00c3\u0178end soll die Arbeit dokumentiert werden. Dazu ist eine Ver\u00c3\u00b6ffentlichung (Paper) \u00c3\u00bcber 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\u00c3\u00a4t<\/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(\u00c3\u0153bung)<\/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\u00c3\u00a4che<\/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 \u00c2\u00a0<\/p>\n Abstract ist schon eingereicht und wurde akzeptiert und momentan arbeite ich an dem Paper (Deadline 07.09.2018)<\/p>\n Title:\u00e2\u20ac\u009dComparison of modeled and measured heat and mass transfer in a liquid desiccant air-conditioning system\u00e2\u20ac\u009d<\/p>\n Zusammenfassung:In folgender Arbeit wurde die W\u00c3\u00a4rme- und Stoff\u00c3\u00bcbertragungsprozess in einem Absorber modelliert und die Ergebnisse wurden mit Messergebnissen verglichen. Die Messergebnisse stammen aus einem mit Rippen aus Glasfasern Rohrb\u00c3\u00bcndelw\u00c3\u00a4rme- und Stoff\u00c3\u00bcbertrager. LiCl-H2O wurde als Sorbens eingesetzt. Verglichen wurden der absorbierter Wasserdampfmassenstrom und die Energieaufteilung. Die Mess- und Simulationsergebnisse zeigen eine sehr gute \u00c3\u0153bereinstimmung miteinander hinsichtlich des absorbierten Wasserdampfmassenstroms.<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00fcr die Geb\u00e4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen Modellierung offener Absorptionsprozesse f\u00c3\u00bcr die Geb\u00c3\u00a4udeklimatisierung und Trocknungsanwendungen \u00c2\u00a0 \u00c2\u00a0 \u00c2\u00a0 Einleitung Offene Absorptionsprozesse eigenen sich daf\u00c3\u00bcr, regenerativ bereitgestellte W\u00c3\u00a4rme oder Abw\u00c3\u00a4rme \u00c3\u00bcber l\u00c3\u00a4ngere Perioden zu speichern und diese anschlie\u00c3\u0178end f\u00c3\u00bcr Trocknungs-, Raumheizungs- oder K\u00c3\u00bchlzwecke effizient zur Verf\u00c3\u00bcgung zu stellen. 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