Wie funktioniert bei einer Wärmepumpe der thermische Verdichter?
Hallo zusammen, ich bin hier grade am verrückt werden!
Es geht um die Absorption (und Austreibung) von NH3 in Wasser (in einer Absorptions-Wärmepumpe).
In den Absorber strömt eine, an Ammoniak, arme Wasserlösung sowie Ammoniakdampf. Die arme Lösung absorbiert den Ammoniakdampf. Die dabei freiwerdende Absorptionswärme wird über einen Wärmeübertrager abgeführt. Hierbei kühlt die Lösung ab.
Was ich nicht verstehe ist wie sich die Temperaturen der armen Lösung, des Ammoniakdampfs und der reichen Lösung verhalten.
Erwärmt sich der Kältemitteldampf bei der Absorption?Kühlt die arme Lösung hierbei ab? Welche Temperatur hat die Lösung nach der Absorption (bevor die Absorptionswärme abgeführt wird?welche Temperatur hat sie nachdem die Absorptionswärme abgegeben wurde?
perfekt wäre ein Diagramm aus dem der Verlauf der Temperaturen getrennt für den Ammoniakdampf, die arme Lösung und die reiche Lösung ersichtlich ist.
Habe stundenlang google und wikipedia bemüht ohne schlauer zu werden... HILFEEEEEE
und vielen dank im voraus
2 Antworten
die Energie, die Du suchst, liegt in der Enthalpie thermodynamischer Zustandsänderungen des Speichermediums (Ammoniak)
Es ist das selbe Prinzip wie beim (topmodernen) Eisspeicher. Durch das Lösen des Gases sinkt erstens der Druck (Gas weg, Flüssigkeit hat geringeres Volumen) und außerdem hat ein Stoff in verschiedenen Aggregatzuständen verschiedene Energiegehalte (bei gleicher Temperatur).
So brauchst Du z.B. um 0°C kaltes Eis zu 0°C kaltem Wasser zu schmelzen, etwa die gleiche Energie, die 0°C kaltes Wasser auf 80°C erhitzen würde. Der Übergang fest zu flüssig ist hier ein schönes Besispiel, weil sehr extrem.
Beim therm. Verdichter hast Du (nur) den Übergang gasförmig zu flüssig, aber das Prinzip ist das selbe.
Anfangs hast du nur flüssigen Ammoniak, den Du in einem Unterdruckgefäß auf die Kühlrippen sprühst. Dieser verdampft aufgrund des geringen Drucks sehr schnell und kühlt dabei die Rippen (durch die das zu kühlende Medium fließt). Der Übergang flüssig zu gasförmig entzieht der Umgebung Temperatur, das kennst Du als Verdunstungskälte.
Nun bindest Du (ohne Energiezufuhr) das entstandene Ammoniakgas in Wasser, verflüssigst mit diesem physikalischen Vorgang den Stoff und die Absorptionsenergie schlägt sich in Wärme um (Energieerhaltungssätze). Die Brühe wird also warm, gleichzeitig sinkt der Druck .
Die erzeugte, flüssige Mischung wird permanent abgepumpt (der niedrige Druck bleibt dadurch erhalten) und wird mit Fremdenergie auf min. 33°C, max. 99°C erhitzt (das sind die Siedetemperaturen von Wasser um Ammoniak) um den Ammoniak wieder vom Wasser zu trennen. Das Wasser wird flüssig abgepumpt, der verkochte Ammoniak wird gasförmig ausgeleitet und anschließend in einem Kondensator (herkömmlicher Kühler) auch wieder verflüssigt.
Damit haben wir nun a) die Umwelt geheizt (Kühler) b) die Rippen mit Kühlmedium gekühlt c) etwas Verlustenergie in Form der Leistung für 4 Pumpen zugeführt:
________1.) Flüssigkeitspumpe für's Lösungsgemisch
________2.) Flüssigkeitspumpe für's Wasser im (Ammoniak-)Verdampfer
________3.) Gaspumpe für den verdampften Ammoniak
________4.) Flüssigkeitspumpe für den wieder kondensierten Ammoniak und haben wieder Wasser und Ammoniak in Raumtemperatur und flüssig vorliegen (Ausgangszustand).
Knackpunkt ist das Bestreben des Ammoniaks, sich in Wasser zu lösen, ähnlich wie Salz das Wasser aus der Luft bindet.
In einem Absorber wird in einem Kocher Ammoniakwasser erhitzt und dabei das Ammoniak ausgetrieben, welches unter Druck im Kondensator kondensiert. Danach wird es über ein Drosselventil entspannt und im Verdampfer unter niedrigeren Druck verdampft, wobei es seiner Umgebung Wärme entzieht. Das Ammoniak wird dann im Absorber, der ebenfalls gekühlt wird, in Wasser aufgelöst und eine Pumpe befördert das Ammoniakwasser wieder in den Kocher, wo das Ammoniak wieder ausgetrieben wird und von dem das ammoniakarme Wasser über ein Ventil wieder zurück in den Absorber strömt.