Kinetikprüfstand zur Ermittlung der temperaturinduzierten Ad- und Desorptionskinetik für geschlossene Adsorptionsprozesse

 

Der Kinetikprüfstand des Lehrstuhls wird zur Untersuchung der Kinetik verschiedener Arbeitspaare für geschlossene Adsorptionsprozesse genutzt, wie beispielsweise Adsorptionskältemaschinen, -wärmepumpen oder -wärmetransformatoren. Der Prüfstand besteht aus den drei Hauptkomponenten 1) Kinetikzelle, 2) Verdampfer und 3) Dampfvolumen, die mittels ansteuerbarer Ventile miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. Über die Temperatur im Verdampfer kann der (Sattdampf-)Druck im Prüfstand eingestellt werden und über den Wärmeübertrager der Kinetikzelle kann die Temperatur eingestellt werden. Eine Besonderheit des Aufbaus ist die Infrarotkamera, die von außen durch die Kinetikzelle die Probentemperatur aufzeichnen kann.

Zur Bewertung der untersuchten Adsorptionsmittel wird die Kinetikzelle einem Temperatursprung (Large-Temperature-Jump) ausgesetzt, der sich innerhalb von wenigen Sekunden vollzieht. Aus der Sprungantwort im Drucksignal und in der Infrarottemperatur der Probe können anschließend modellgestützt Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten bestimmt werden. Zusätzlich sind alle Komponenten mit Kondensationsschutzheizungen ausgestattet, um bei Unterdruck die Kondensation der Arbeitsfluide an den Vakuumgehäusen und Verbindungsleitungen zu vermeiden. Der gesamte Prüfstand ist innerhalb einer Klimakammer aufgebaut, in der die Temperatur eingestellt und die Luftfeuchte reduziert werden kann, um die Wiederholbarkeit der Experimente zu garantieren. Die vollautomatisierte Prüfstandssteuerung und Messdatenaufzeichnung erfolgt mittels eines LabVIEW-Kontrollprogramms.

Die wichtigsten Eckdaten des Prüfstands können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden. Alle weitere Details des Prüfstands können der folgenden Veröffentlichung entnommen werden.

Tabelle mit Eckdaten des Prüfstands

Kinetikzelle: Probenmasse	20-2000mg
Kinetikzelle: Probengeometrie	Schüttung oder Beschichtung
Kinetikzelle: Wärmeübertragerfläche	Ø 35 mm
Kinetikzelle: Temperatursprünge	5-95 °C
Verdampfer: Temperatur	-20-35 °C
Verdampfer: Druck	0-1000 mbar

Alle Temperatursensoren sind mittels zweier hochgenauer Ahlborn-Temperatursensoren kalibriert. Die Messunsicherheit des hochgenauen Drucksensors beträgt 0,1% vom Messwert, sodass auch die Adsorption an kleinsten Proben untersucht werden kann.

  Urheberrecht: © Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der RWTH Aachen Mitte, oben – Dampfvolumen; Mitte – Verdampfer; Rechts – Kinetikzelle;