Berechnungsmodell einer Absorptionsanlage zur Untersuchung alternativer Sorptionsmittel

Martin Verban

doi:10.34901/mul.pub.2025.190

Berechnungsmodell einer Absorptionsanlage zur Untersuchung alternativer Sorptionsmittel

Translated title of the contribution: Calculation model of an absorption heat pump for the investigation of alternative sorbents

Martin Verban

Chair of Energy Network Technology (540)

Research output: Thesis › Master's Thesis

Abstract

The present master thesis deals with the development of a calculation model of an absorption heat pump as well as with the creation of associated equations for the calculation of material properties with the software „Engineering Equation Solver“ (EES). The Institute of Thermal Engineering at the Graz University of Technology got provided by the project partner EAW Energieanlagenbau GmbH an absorption heat pump test rig, which originally was designed for operating with the working fluid pair water / lithium bromide (H2O / LiBr). It is planned, that in the future it will also be operated with other working fluid pairs. To get an idea of the behaviour and the experimental results, which will be obtain by the test rig, a calculation model that originally was calculating with data of the working fluid pair water / lithium bromide (H2O / LiBr) was taken from literature and adapted to carry out its calculations with the working fluid pair water / 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methanesulfonate (H2O / [EMIM][MeSO3]). The calculation model consists of a main model and modules, which are used for calculating the material properties. The underlying data for the created equations was taken from literature and measurement data provided by project partners. If the working fluid pair H2O / LiBr is not used in the test rig, restrictions in operation could occur, whereby the flow of the solution from the desorber through the solution heat exchanger into the absorber plays an important role. Therefore, pressure loss calculations were carried out and their results were evaluated for the working fluid pair H2O / LiBr as well as for the working fluid pairs H2O / [EMIM][MeSO3], H2O / [BMIM][NO3] and H2O / Betain:Glycerol.

Translated title of the contribution	Calculation model of an absorption heat pump for the investigation of alternative sorbents
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Awarding Institution	Montanuniversität
Supervisors/Advisors	Rieberer, René, Co-Supervisor (external), External person Kienberger, Thomas, Supervisor (internal) Wernhart, Michael, Supervisor (external), External person
Award date	27 Jun 2025
DOIs	https://doi.org/10.34901/mul.pub.2025.190
Publication status	Published - 2025

Bibliographical note

embargoed until 19-05-2030

Keywords

Material properties
1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methanesulfonate
Pressure loss calculation

Access to Document

10.34901/mul.pub.2025.190Licence: CC BY

Document excluded from use

Volltext
Final published version, 29.1 MB
Embargo ends: 19/05/30

Cite this

@mastersthesis{b95a4749a4cc4caebe391a1552a084b5,

title = "Berechnungsmodell einer Absorptionsanlage zur Untersuchung alternativer Sorptionsmittel",

abstract = "Die vorliegende Masterarbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Entwicklung eines Berechnungsmodells f{\"u}r eine Absorptionsw{\"a}rmepumpe sowie mit der Erstellung von Funktionen zur Berechnung der zugeh{\"o}rigen Stoffwerte in der Software „Engineering Equation Solver“ (EES). Dem Institut f{\"u}r W{\"a}rmetechnik der Technischen Universit{\"a}t Graz wurde vom Projektpartner EAW Energieanlagenbau GmbH eine Absorptionsw{\"a}rmepumpen-Versuchsanlage zur Verf{\"u}gung gestellt. Diese Versuchsanlage war urspr{\"u}nglich f{\"u}r den Betrieb mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser / Lithiumbromid (H2O / LiBr) ausgelegt und soll in Zukunft auch mit anderen Arbeitsstoffpaaren betrieben werden. Um Absch{\"a}tzungen {\"u}ber das Verhalten und Messergebnisse, welche die Versuchsanlage liefern wird, durchf{\"u}hren zu k{\"o}nnen, wurde, im Zuge der vorliegenden Masterarbeit, ein aus der Literatur stammendes und mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser / Lithiumbromid (H2O / LiBr) rechnendes Modell auf die Verwendung des Arbeitsstoffpaars Wasser / 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methansulfonat (H2O / [EMIM][MeSO3]) adaptiert. Das Modell besteht aus einem Hauptmodell und Modulen, welche zum Berechnen der Stoffwerte genutzt werden. Die f{\"u}r die erstellten Funktionen als Grundlage dienenden Daten wurden aus Literaturquellen und aus Messdaten von Projektpartnern entnommen. Wird in der Versuchsanlage nicht das Arbeitsstoffpaar H2O / LiBr verwendet, k{\"o}nnte es zu Einschr{\"a}nkungen im Betrieb kommen, wobei das Abflie{\ss}en der L{\"o}sung aus dem Desorber durch den L{\"o}sungsmittelw{\"a}rme{\"u}bertrager hindurch in den Absorber eine wichtige Rolle spielt. F{\"u}r das Arbeitsstoffpaar H2O / LiBr als auch f{\"u}r die Arbeitsstoffpaare H2O / [EMIM][MeSO3], H2O / [BMIM][NO3] und H2O / Betain:Glycerol wurden daher Druckverlustberechnungen am L{\"o}sungsmittelw{\"a}rme{\"u}bertrager durchgef{\"u}hrt und deren Ergebnisse bewertet. ",

keywords = "Material properties, 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methanesulfonate, Pressure loss calculation, Stoffwerte, 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methansulfonat, Druckverlustberechnung",

author = "Martin Verban",

note = "gesperrt bis 19-05-2030",

year = "2025",

doi = "10.34901/mul.pub.2025.190",

language = "Deutsch",

school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

TY - THES

T1 - Berechnungsmodell einer Absorptionsanlage zur Untersuchung alternativer Sorptionsmittel

AU - Verban, Martin

N1 - gesperrt bis 19-05-2030

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Berechnungsmodells für eine Absorptionswärmepumpe sowie mit der Erstellung von Funktionen zur Berechnung der zugehörigen Stoffwerte in der Software „Engineering Equation Solver“ (EES). Dem Institut für Wärmetechnik der Technischen Universität Graz wurde vom Projektpartner EAW Energieanlagenbau GmbH eine Absorptionswärmepumpen-Versuchsanlage zur Verfügung gestellt. Diese Versuchsanlage war ursprünglich für den Betrieb mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser / Lithiumbromid (H2O / LiBr) ausgelegt und soll in Zukunft auch mit anderen Arbeitsstoffpaaren betrieben werden. Um Abschätzungen über das Verhalten und Messergebnisse, welche die Versuchsanlage liefern wird, durchführen zu können, wurde, im Zuge der vorliegenden Masterarbeit, ein aus der Literatur stammendes und mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser / Lithiumbromid (H2O / LiBr) rechnendes Modell auf die Verwendung des Arbeitsstoffpaars Wasser / 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methansulfonat (H2O / [EMIM][MeSO3]) adaptiert. Das Modell besteht aus einem Hauptmodell und Modulen, welche zum Berechnen der Stoffwerte genutzt werden. Die für die erstellten Funktionen als Grundlage dienenden Daten wurden aus Literaturquellen und aus Messdaten von Projektpartnern entnommen. Wird in der Versuchsanlage nicht das Arbeitsstoffpaar H2O / LiBr verwendet, könnte es zu Einschränkungen im Betrieb kommen, wobei das Abfließen der Lösung aus dem Desorber durch den Lösungsmittelwärmeübertrager hindurch in den Absorber eine wichtige Rolle spielt. Für das Arbeitsstoffpaar H2O / LiBr als auch für die Arbeitsstoffpaare H2O / [EMIM][MeSO3], H2O / [BMIM][NO3] und H2O / Betain:Glycerol wurden daher Druckverlustberechnungen am Lösungsmittelwärmeübertrager durchgeführt und deren Ergebnisse bewertet.

AB - Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Berechnungsmodells für eine Absorptionswärmepumpe sowie mit der Erstellung von Funktionen zur Berechnung der zugehörigen Stoffwerte in der Software „Engineering Equation Solver“ (EES). Dem Institut für Wärmetechnik der Technischen Universität Graz wurde vom Projektpartner EAW Energieanlagenbau GmbH eine Absorptionswärmepumpen-Versuchsanlage zur Verfügung gestellt. Diese Versuchsanlage war ursprünglich für den Betrieb mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser / Lithiumbromid (H2O / LiBr) ausgelegt und soll in Zukunft auch mit anderen Arbeitsstoffpaaren betrieben werden. Um Abschätzungen über das Verhalten und Messergebnisse, welche die Versuchsanlage liefern wird, durchführen zu können, wurde, im Zuge der vorliegenden Masterarbeit, ein aus der Literatur stammendes und mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser / Lithiumbromid (H2O / LiBr) rechnendes Modell auf die Verwendung des Arbeitsstoffpaars Wasser / 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methansulfonat (H2O / [EMIM][MeSO3]) adaptiert. Das Modell besteht aus einem Hauptmodell und Modulen, welche zum Berechnen der Stoffwerte genutzt werden. Die für die erstellten Funktionen als Grundlage dienenden Daten wurden aus Literaturquellen und aus Messdaten von Projektpartnern entnommen. Wird in der Versuchsanlage nicht das Arbeitsstoffpaar H2O / LiBr verwendet, könnte es zu Einschränkungen im Betrieb kommen, wobei das Abfließen der Lösung aus dem Desorber durch den Lösungsmittelwärmeübertrager hindurch in den Absorber eine wichtige Rolle spielt. Für das Arbeitsstoffpaar H2O / LiBr als auch für die Arbeitsstoffpaare H2O / [EMIM][MeSO3], H2O / [BMIM][NO3] und H2O / Betain:Glycerol wurden daher Druckverlustberechnungen am Lösungsmittelwärmeübertrager durchgeführt und deren Ergebnisse bewertet.

KW - Material properties

KW - 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methanesulfonate

KW - Pressure loss calculation

KW - Stoffwerte

KW - 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Methansulfonat

KW - Druckverlustberechnung

U2 - 10.34901/mul.pub.2025.190

DO - 10.34901/mul.pub.2025.190

M3 - Masterarbeit

ER -