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Main Title: Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Wärmetransformator- und Wärmepumpenprozess
Translated Title: Differences and similarities between absorption heat transformer process and absorption heat pump process
Author(s): Cudok, Falk
Advisor(s): Ziegler, Felix
Referee(s): Ziegler, Felix
Schweigler, Christian
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: This thesis discusses the differences and similarities between the absorption heat transformer process (also known as heat pump process type II) and the absorption heat pump process. The focus is the conditioning process of the mass flows of the refrigerant and the solution entering the main heat exchanger (absorber, generator, evaporator and condenser). The comparison is done regarding a single stage bsorption heat converter using the working pair water/LiBr. The absorption heat onverter is an absorption device, which is able to work as heat pump, chiller or as heat transformer respectively. The technical implementation can be carried out in accordance with the pressure oriented or the function oriented concept. For the comparison of the two absorption processes, the total process at every main heat exchanger was divided in sub-processes: pre-process (for conditioning) and target-process. An analytic and numeric description was developed for discussing the differences and similarities. The refrigerant mass flow ratio RC , which is the ratio of the refrigerant mass flow rate of the dedicated sub-process and of the whole refrigerant flow exchanged between the main heat exchangers, is introduced in this thesis as a reference value. The dependency of the refrigerant mass flow rate ratio on different operating condition for the heat pump and heat transformer process is discussed. For instance, according to the numerical description, for a typical working point for the pre-process of the solution entering the absorber for the heat transformer process, the refrigerant mass flow rate ratio is RC ≈ 19 % and for the heat pump process RC ≈ −6 %. This means in the case of the heat transformer process around 19 % of the refrigerant exchanged between the main heat exchangers is adiabatically absorbed and for the heat pump process around 6 % of the refrigerant exchanged between the main heat exchangers is adiabatically desorbed. Furthermore, for typical working points the concept for switching between the heat pump and the heat transformer was contemplated. In doing so, the pressure oriented concept for the implementation of the absorption heat converter is recommended to use because the technical components that are necessary for conditioning the entering mass flows for both absorption processes in the pressure oriented concept are more compatible.
Diese Arbeit diskutiert die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen dem Absorptionswärmetransformatorprozess (auch bekannt als Wärmepumpenprozess Typ II) und Absorptionswärmepumpenprozess. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf den Konditionierungsprozessen der eintretenden Massenströme des Kältemittels und der Lösung in die Hauptwärmeübertrager (Absorber, Generator, Verdampfer und Kondensator). Die Gegenüberstellung wurde für einen einstufigen Absorptionswärmewandler gemacht, der mit dem Arbeitsmittelpaar Wasser/Lithiumbromid (LiBr) arbeitet. Der Absorptionswärmewandler ist eine Anlage, die sowohl als Wärmepumpe bzw. Kälteanlage als auch als Wärmetransformator betrieben werden kann. Die technische Realisierung kann entsprechend des druckorientierten oder des funktionsorientierten Konzeptes umgesetzt werden. Für die Gegenüberstellung der beiden Absorptionsprozesse wurden die Gesamtprozesse an den Hauptwärmeübertragern in die Teilprozesse Vorprozess (zur Konditionierung) und Zielprozess aufgeteilt. Für die Diskussion der Unterschiede und Gemeinsamkeiten wurde eine analytische und numerische Beschreibung entwickelt. In der Arbeit wird als Vergleichsgröße das Kältemittelmassenstromverhältnis RC eingeführt, welches das Verhältnis aus dem Kältemittelmassenstrom des jeweiligen Teilprozesses und dem zwischen den Hauptwärmeübertragern ausgetauschten Kältemittelmassenstrom ist. Die Abhängigkeit der jeweiligen Kältemittelmassenstromverhältnisse von verschiedenen Betriebsbedingungen werden für den Wärmetransformator und Wärmepumpenprozess diskutiert. Beispielsweise hat die numerische Betrachtung für einen typischen Betriebspunkt für die Konditionierung der Lösung am Absorbereintritt ein Massenstromverhältnis für den Wärmetransformatorprozess von RC ≈ 19 % und für den Wärmepumpenprozess von RC ≈ −6 % ergeben. Das bedeutet, dass im Wärmetransformatorprozess ca. 19 % des zwischen den Hauptwärmeübertragern ausgetauschten Kältemittels adiabat absorbiert und im Wärmepumpenprozess ca. 6 % des zwischen den Hauptwärmeübertragern ausgetauschten Kältemittels adiabat desorbiert wird. Außerdem wurden die Umschaltkonzepte für die Realisierung des Absorptionswärmewandlers ausgehend von typischen Betriebspunkten betrachtet. Dabei wurde das druckorientierte Konzept für die Realisierung des Absorptionswärmewandlers vorgeschlagen, weil sich hier die notwendigen technischen Komponenten entsprechend der Konditionierung der eintretenden Massenströme für beide Absorptionsprozesse am sinnvollsten miteinander kombinieren lassen.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/12929
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-11730
Exam Date: 15-Mar-2021
Issue Date: 2021
Date Available: 20-Oct-2021
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Absorptionswärmetransformator
Absorptionswärmepumpe
Wärmepumpe Type I
Wärmepumpe Type II
absorption heat transformer
absorption heat pump
heat pump type I
heat pump type II
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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