Mehrmodularer Sorptionsprüfstand zur Untersuchung von Adsorptionskältemaschinen, -speichern, -wärmepumpen und -wärmetransformatoren

 

Der mehrmodulare Sorptionsprüfstand des Lehrstuhls wird flexibel zur Untersuchung verschiedener geschlossener Adsorptionsprozesse genutzt, wie beispielsweise Adsorptionskältemaschinen, -wärmepumpen oder -wärmetransformatoren. Dazu besteht der Prüfstand aus den vier vakuumdichten Hauptkomponenten 1) Verdampfer, 2) Kondensator, 3) Adsorber und 4) Reservoir (siehe Abbildung), die mittels ansteuerbarer Ventile miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. In den Hauptkomponenten Verdampfer, Kondensator und Adsorber ist jeweils ein Wärmeübertrager integriert, wobei die Eintrittszustände der Sekundärseiten der Wärmeübertrager mit Temperiergeräten konditioniert werden. Zusätzlich sind der Kondensator und Adsorber mit optional betreibbaren Kondensationsschutzheizungen ausgestattet, um Kondensation an den Vakuumgehäusen und Verbindungsleitungen zu vermeiden. Die Besonderheit des Prüfstands ist die Modularität des Verdampfers und Adsorbers: Die Hauptkomponenten besitzen jeweils einen abnehmbaren Deckel (Vakuumsystem: DN 320 ISO-K), sodass ihre Wärmeübertrager und damit auch das Adsorptionsmaterial zügig ausgetauscht werden können.

Zur Bewertung der untersuchten Adsorptionsprozesse ist der mehrmodulare Sorptionsprüfstand mit diverser Messtechnik ausgestattet. Die Bilanzierung der drei Wärmeübertrager erfolgt mittels Temperatur- und Volumenstromsensoren in den Sekundärseiten. Zusätzlich sind die Hauptkomponenten mit Absolutdrucksensoren und Temperatursensoren in den Flüssig- und Dampfphasen sowie am Gehäuse und im Adsorptionsmaterial ausgestattet. Die vollautomatisierte Messdatenaufzeichnung und Prüfstandssteuerung erfolgt mittels eines LabVIEW-Kontrollprogramms.

Die wichtigsten Eckdaten des Prüfstands können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden. Alle weitere Details des Prüfstands, wie zum Beispiel Maße, Komponentengewichte oder verwendete Messtechnik, können unserer open-source Veröffentlichung zum experimentellen Nachweis der Funktionsweise eines Adsorptionswärmetransformators entnommen werden.

Tabelle mit Eckdaten des Prüfstands

Verdampfer: Volumenstrom	4-12 L/min
Verdampfer: Temperatur	5-90 °C
Kondensator: Volumenstrom	4-7 L/min
Kondensator: Temperatur	5-65 °C
Adsorber: Volumenstrom	4-10 L/min
Adsorber: Temperatur (kalt)	25-90 °C
Adsorber: Temperatur (heiß)	25-140 °C
Kondensationsschutzheizung Adsorber: Temperatur	25-95 °C
Kondensationsschutzheizung Kondensator: Temperatur	Umgebung-80 °C

Alle Temperatursensoren sind mittels zweier hochgenauer Ahlborn-Temperatursensoren kalibriert. Die resultierende Messunsicherheit aller Temperatursensoren ist kleiner als 0,06 K. Die Messunsicherheit aller Volumenstromsensoren beträgt 0,5% vom Messwert und die Messunsicherheit der verwendeten Drucksensoren beträgt 1 mbar. Alle Unsicherheitsangaben gelten für eine einfache Standardunsicherheit.

  Urheberrecht: © Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der RWTH Aachen Links, oben – Kondensator; links, Mitte – Reservoir; links, unten – Verdampfer; rechts - Adsorber