{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:335"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:335","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Charakterisierung und Bewertung von Adsorbentien für Wärmetransformationsanwendungen","abstract":"In dieser Arbeit wurde die Charakterisierung und Bewertung von Adsorbentien für Wärmetransformationsanwendungen - Wärmepumpe, Kältemaschine und Speicher - ausgearbeitet. Eine umfassende Vermessung von kommerziell und im Labormaßstab erhältlichen Adsorbentien lieferte die Ausgangsdaten. Unter diesen Materialien hat sich eine neue Materialklasse durch ein besonders hohes Adsorptionsvermögen für Anwendungen im Niedertemperaturbereich herausgestellt. Diese Materialien vom Typ 'Selective Water Sorbent' sind modifizierte Silikagele in deren Poren hydratbildende Salze eingeschlossen sind.
Zur Parametrisierung der experimentell gewonnenen Gleichgewichtseigenschaften wurde die Potentialtheorie von Dubinin eingesetzt. Die im Rahmen dieses Ansatzes ermittelte charakteristische Kurve vereint in einer einzigen Funktion die gesamte thermodynamische Information über das Adsorptionspaar, und ist damit besonders gut für die Bewertung der Adsorptionspaare in Wärmetransformationsanwendungen geeignet.
Für die Bewertung von Adsorbentien wurden unterschiedliche Verfahren vorgestellt. Eine erste grobe Abschätzung des Potentials kann an Hand nur einer Isothermen oder Isobaren vorgenommen werden. Mit dem genaueren Verfahren auf Basis der charakteristischen Kurve können Stoffpaare mit unterschiedlichen Adsorptiven bei beliebigen Betriebsbedingungen einheitlich verglichen werden. Sind zusätzlich die Wärmekapazitäten von Adsorbat, Adsorbens und weiteren Bauelementen der Maschine bekannt, kann mit einer statische Wärmebilanzierung über den Kreisprozess der Wirkungsgrad berechnet werden. Um den zeitlichen Prozessablauf zu untersuchen, wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das auf wenigen Effektivgrößen für den Stoff- und Wärmetransport im Reaktor beruht. Das Modell wurde an Hand der experimentellen Ergebnissen mit einem Testreaktor verifiziert. Zum Abschluss wurde mit Hilfe der gewonnen Materialdaten und diesem Modell eine komplexe zweistufige Adsorptionswärmepumpe dynamisch modelliert.","abstract_html":"In dieser Arbeit wurde die Charakterisierung und Bewertung von Adsorbentien für Wärmetransformationsanwendungen - Wärmepumpe, Kältemaschine und Speicher - ausgearbeitet. Eine umfassende Vermessung von kommerziell und im Labormaßstab erhältlichen Adsorbentien lieferte die Ausgangsdaten. Unter diesen Materialien hat sich eine neue Materialklasse durch ein besonders hohes Adsorptionsvermögen für Anwendungen im Niedertemperaturbereich herausgestellt. Diese Materialien vom Typ 'Selective Water Sorbent' sind modifizierte Silikagele in deren Poren hydratbildende Salze eingeschlossen sind.<br>Zur Parametrisierung der experimentell gewonnenen Gleichgewichtseigenschaften wurde die Potentialtheorie von Dubinin eingesetzt. Die im Rahmen dieses Ansatzes ermittelte charakteristische Kurve vereint in einer einzigen Funktion die gesamte thermodynamische Information über das Adsorptionspaar, und ist damit besonders gut für die Bewertung der Adsorptionspaare in Wärmetransformationsanwendungen geeignet. <br>Für die Bewertung von Adsorbentien wurden unterschiedliche Verfahren vorgestellt. Eine erste grobe Abschätzung des Potentials kann an Hand nur einer Isothermen oder Isobaren vorgenommen werden. Mit dem genaueren Verfahren auf Basis der charakteristischen Kurve können Stoffpaare mit unterschiedlichen Adsorptiven bei beliebigen Betriebsbedingungen einheitlich verglichen werden. Sind zusätzlich die Wärmekapazitäten von Adsorbat, Adsorbens und weiteren Bauelementen der Maschine bekannt, kann mit einer statische Wärmebilanzierung über den Kreisprozess der Wirkungsgrad berechnet werden. Um den zeitlichen Prozessablauf zu untersuchen, wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das auf wenigen Effektivgrößen für den Stoff- und Wärmetransport im Reaktor beruht. Das Modell wurde an Hand der experimentellen Ergebnissen mit einem Testreaktor verifiziert. 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Zur Parametrisierung der experimentell gewonnenen Gleichgewichtseigenschaften wurde die Potentialtheorie von Dubinin eingesetzt. Die im Rahmen dieses Ansatzes ermittelte charakteristische Kurve vereint in einer einzigen Funktion die gesamte thermodynamische Information über das Adsorptionspaar, und ist damit besonders gut für die Bewertung der Adsorptionspaare in Wärmetransformationsanwendungen geeignet.
Für die Bewertung von Adsorbentien wurden unterschiedliche Verfahren vorgestellt. Eine erste grobe Abschätzung des Potentials kann an Hand nur einer Isothermen oder Isobaren vorgenommen werden. Mit dem genaueren Verfahren auf Basis der charakteristischen Kurve können Stoffpaare mit unterschiedlichen Adsorptiven bei beliebigen Betriebsbedingungen einheitlich verglichen werden. Sind zusätzlich die Wärmekapazitäten von Adsorbat, Adsorbens und weiteren Bauelementen der Maschine bekannt, kann mit einer statische Wärmebilanzierung über den Kreisprozess der Wirkungsgrad berechnet werden. Um den zeitlichen Prozessablauf zu untersuchen, wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das auf wenigen Effektivgrößen für den Stoff- und Wärmetransport im Reaktor beruht. Das Modell wurde an Hand der experimentellen Ergebnissen mit einem Testreaktor verifiziert. Zum Abschluss wurde mit Hilfe der gewonnen Materialdaten und diesem Modell eine komplexe zweistufige Adsorptionswärmepumpe dynamisch modelliert.","In this work adsorption materials for heat transformation applications as heat pumps, refrigerators and heat storage were characterised and evaluated. An extensive measurement campaign on commercially available and experimental materials was carried out and gave the source data for the studies. Among these materials a new class of adsorbents with a very high adsorption potential for low temperature heat transformation applications was identified. These materials of the type ‚Selective Water Sorbent' are modified silica gels where a hydrating salt has been confined in the pores.
Dubinin's theory of adsorption was used for the parameterisation of the experimentally obtained adsorption equilibrium data. The characteristic curve obtained through this approach combines in a single curve all thermodynamic information of the adsorption pair. Therefore it is particularly suitable to evaluate the potential of adsorption pairs for heat transformation processes.
Different procedures for the evaluation of adsorption pairs are presented. A first rough potential estimation can be done with only one isobare or isotherm. A more precise procedure based on the characteristic curve is presented. With this procedure different adsorption pairs can be compared in a consistent form taking into account the operating conditions of the application. If the sensible heats of adsorbent, adsorbate and other components of the machine are known a heat balance procedure of the cycle allows to estimate the coefficient of performance.
In order to calculate the dynamic behaviour of an adsorption reactor a dynamic model was developed. This model is based on only a few effective parameters taking into account heat and mass transfer in the reactor. The model was verified with experimental data obtained from the operation of a test reactor. Finally, a double effect heat pump was simulated with this dynamic model and the coefficient of performance for different operation conditions was calculated."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Charakterisierung und Bewertung von Adsorbentien für Wärmetransformationsanwendungen","Characterisation and Evaluation of Adsorbents for Heat Transformation Applications"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Luther, Joachim"],"dc:creator":["Núñez, Tomas"],"dc:description.abstract":["In dieser Arbeit wurde die Charakterisierung und Bewertung von Adsorbentien für Wärmetransformationsanwendungen - Wärmepumpe, Kältemaschine und Speicher - ausgearbeitet. Eine umfassende Vermessung von kommerziell und im Labormaßstab erhältlichen Adsorbentien lieferte die Ausgangsdaten. Unter diesen Materialien hat sich eine neue Materialklasse durch ein besonders hohes Adsorptionsvermögen für Anwendungen im Niedertemperaturbereich herausgestellt. Diese Materialien vom Typ 'Selective Water Sorbent' sind modifizierte Silikagele in deren Poren hydratbildende Salze eingeschlossen sind.
Zur Parametrisierung der experimentell gewonnenen Gleichgewichtseigenschaften wurde die Potentialtheorie von Dubinin eingesetzt. Die im Rahmen dieses Ansatzes ermittelte charakteristische Kurve vereint in einer einzigen Funktion die gesamte thermodynamische Information über das Adsorptionspaar, und ist damit besonders gut für die Bewertung der Adsorptionspaare in Wärmetransformationsanwendungen geeignet.
Für die Bewertung von Adsorbentien wurden unterschiedliche Verfahren vorgestellt. Eine erste grobe Abschätzung des Potentials kann an Hand nur einer Isothermen oder Isobaren vorgenommen werden. Mit dem genaueren Verfahren auf Basis der charakteristischen Kurve können Stoffpaare mit unterschiedlichen Adsorptiven bei beliebigen Betriebsbedingungen einheitlich verglichen werden. Sind zusätzlich die Wärmekapazitäten von Adsorbat, Adsorbens und weiteren Bauelementen der Maschine bekannt, kann mit einer statische Wärmebilanzierung über den Kreisprozess der Wirkungsgrad berechnet werden. Um den zeitlichen Prozessablauf zu untersuchen, wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das auf wenigen Effektivgrößen für den Stoff- und Wärmetransport im Reaktor beruht. Das Modell wurde an Hand der experimentellen Ergebnissen mit einem Testreaktor verifiziert. Zum Abschluss wurde mit Hilfe der gewonnen Materialdaten und diesem Modell eine komplexe zweistufige Adsorptionswärmepumpe dynamisch modelliert.","In this work adsorption materials for heat transformation applications as heat pumps, refrigerators and heat storage were characterised and evaluated. An extensive measurement campaign on commercially available and experimental materials was carried out and gave the source data for the studies. Among these materials a new class of adsorbents with a very high adsorption potential for low temperature heat transformation applications was identified. These materials of the type ‚Selective Water Sorbent' are modified silica gels where a hydrating salt has been confined in the pores.
Dubinin's theory of adsorption was used for the parameterisation of the experimentally obtained adsorption equilibrium data. The characteristic curve obtained through this approach combines in a single curve all thermodynamic information of the adsorption pair. Therefore it is particularly suitable to evaluate the potential of adsorption pairs for heat transformation processes.
Different procedures for the evaluation of adsorption pairs are presented. A first rough potential estimation can be done with only one isobare or isotherm. A more precise procedure based on the characteristic curve is presented. With this procedure different adsorption pairs can be compared in a consistent form taking into account the operating conditions of the application. If the sensible heats of adsorbent, adsorbate and other components of the machine are known a heat balance procedure of the cycle allows to estimate the coefficient of performance.
In order to calculate the dynamic behaviour of an adsorption reactor a dynamic model was developed. This model is based on only a few effective parameters taking into account heat and mass transfer in the reactor. The model was verified with experimental data obtained from the operation of a test reactor. Finally, a double effect heat pump was simulated with this dynamic model and the coefficient of performance for different operation conditions was calculated."],"dc:format.medium":["application/pdf"],"dc:subject":["Zeolith","Wärmetransformation","Modellierung","Wärmepumpe","Sonnenenergie","Adsorption, heat transformation","heat storage","silica gel","modeling"],"dc:title":["Charakterisierung und Bewertung von Adsorbentien für Wärmetransformationsanwendungen","Characterisation and Evaluation of Adsorbents for Heat Transformation Applications"],"dc:type":["DoctoralThesis"]},"updated_at":"2026-07-24T02:21:35Z"}