Wärme- und Stoffübertragung bei der Absorption an Rieselfilmen in Absorptionskälteanlagen

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Maria Ackermann
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1 Forschungsberichte des Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Vereins Nr. 78 Wärme- und Stoffübertragung bei der Absorption an Rieselfilmen in Absorptionskälteanlagen Dipl.-Ing. Arnold Wohlfeil Berlin 2009 Deutscher Kälte- und Klimatechnischer Verein e.v. Striehlstraße 11, D Hannover

Inhaltsverzeichnis 0. Formel- und Kurzzeichen 1 1. Einleitung 7 2. Wärme- und Stoffübertragung während der Absorption 9 2.1. Absorptionsmodelle 10 2.2. Verbesserungsmöglichkeiten für Transportvorgänge.

2 Inhaltsverzeichnis 0. Formel- und Kurzzeichen 1 1. Einleitung 7 2. Wärme- und Stoffübertragung während der Absorption Absorptionsmodelle Verbesserungsmöglichkeiten für Transportvorgänge Additive Mechanismen der Verbesserung von Transportprozessen durch Additive Oberflächenspannung von Additivlösungen Untersuchungen zum Absorptionsverhalten unter Anwesenheit von Additiven Einfluss nicht-kondensierbarer Gase Benetzung und Strömungsformen von Fallfilmen Mikrozonenmodelle und Benetzung Der Einfluss der Oberflächenspannung und des Kontaktwinkels auf das Benetzungsverhalten Dynamik bei der Tropfenausbreitung auf festen Oberflächen 36

ii Inhaltsverzeichnis 2.5.1.3. Einfluss von Additiven auf Oberflächen.. 38 2.5.2. Makrozonenmodelle zu Fallfilmen 41 2.5.2.1. Strömungsverhalten zwischen horizontalen Rohren 41 2.5.2.2. Benetzungsverhalten von Fallfilmen.

3 ii Inhaltsverzeichnis Einfluss von Additiven auf Oberflächen Makrozonenmodelle zu Fallfilmen Strömungsverhalten zwischen horizontalen Rohren Benetzungsverhalten von Fallfilmen Stoffpaare für Absorptionskälteanlagen Modellbildung Das Modell Modellannahmen Impuls- und Wärmetransport Stofftransport Kopplung Ergebnisse und Diskussion des Modells Ergebnisse Vergleich mit Literaturdaten Sensitivitätsanalyse Variation der Stoffdaten Variation des Lösungsmassenstromes Erweiterungen des Modells Randbedingung dritter Art an der Phasengrenzfläche Flacher Gradient an der Rohr wand Endliche Verdünnung und einseitige Diffusion Vergleich der Modelle Versuchsergebnisse mit Wasser und Lithiumbromid Beschreibung der Versuchsanlage Aufbau von Absorptionskälteanlagen Aufbau der Versuchsanlage 84

Inhaltsverzeichnis 4.1.3. Messtechnik 87 4.1.4. Regelung und Sicherheitsaspekte 89 4.2. Vorbereitende Messungen 93 4.2.1. Messung der Leckrate 93 4.2.2. Verlustleitung an die Umgebung 96 4.2.3. Verdampferleistung, Kältemittelmassenstrom und Wärmeverhältnis 97 4.

4 Inhaltsverzeichnis Messtechnik Regelung und Sicherheitsaspekte Vorbereitende Messungen Messung der Leckrate Verlustleitung an die Umgebung Verdampferleistung, Kältemittelmassenstrom und Wärmeverhältnis Benetzung im Absorber Definition der Transportkoeffizienten Bestimmung der Größen Temperatur, Massenbruch und Massenstrom im Absorber Definition des Wärmeübergangskoeffizienten Definition des Stoffübergangskoeffizienten Fehlerrechnung Messergebnisse ohne Addtive Wärmeübergangskoeffizienten Vorstellung der Messergebnisse Vergleich mit Literaturwerten Stoffübergangskoeffizienten Vorstellung der Messergebnisse Zusammenhang zwischen dem Stoffübergangskoeffizient und seinen Einflussgrößen Vergleich mit Literaturwerten Vergleich von Wärme- und Stofftransport Dimensionslose Kennzahlen Vorstellung der Messergebnisse Vergleich mit Literaturwerten Der Einfluss nicht-kondensierbarer Gase im Absorber 147

iv Inhaltsverzeichnis 4.7. Messergebnisse mit 2-Ethyl-l-Hexanol 151 5. Versuche mit R134a und DMAC 157 5.1. Aufbau des Versuchsstandes 157 5.2. Ergebnisse der Versuche 159 5.2.1. Wärmeübergangskoeffizienten 160 5.

5 iv Inhaltsverzeichnis 4.7. Messergebnisse mit 2-Ethyl-l-Hexanol Versuche mit R134a und DMAC Aufbau des Versuchsstandes Ergebnisse der Versuche Wärmeübergangskoeffizienten Stoffübergangskoeffizienten Dimensionslose Kennzahlen Vergleich der beiden Stoffpaare Nußelt-Zahl Sherwood-Zahl Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis 179 A. Messung der dynamischen Oberflächenspannung von Additivlösungen 203 A.l. Dynamische Oberflächenspannung von Additivlösungen A.2. Versuchsaufbau 206 A.3. Messdaten mit Wasser 207 A.3.1. Messungen mit 1-Octanol 210 A.3.2. Messungen mit 2-Ethyl-l-Hexanol 214 A.4. Messdaten mit wässriger Kochsalzlösung 216 B. Benetzung von horizontal berieselten Rohren 223 B.l. Messungen der Benetzung an einem Modellversuchsstand. 223 B.2. Messung der Benetzung in der Versuchsanlage 226 B.3. Zweidimensionale Wärmeleitung im Rohr 227

Inhaltsverzeichnis v C. Statistische Analysen 231 C.l. Messungen mit Wasser und Litliiumbromid 231 C.2. Messungen mit R134a und DMAC 233 C.3. Messungen beider Stoffpaare 234 D.

6 Inhaltsverzeichnis v C. Statistische Analysen 231 C.l. Messungen mit Wasser und Litliiumbromid 231 C.2. Messungen mit R134a und DMAC 233 C.3. Messungen beider Stoffpaare 234 D. Berechnungen aus Kapitel D.I. Verhältnis von sensibler zu latenter Wärme 237 D.2. Einfluss des Stefanstromes auf den Diffusionsvorgang D.3. Mittlere Strömungsgeschwindigkeit der Konzentrationsgrenzschicht 239 D.4. Berechnungen aus Kapitel D.5. Herleitung der Lösung des Modells aus Kapitel

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