Technische Universiteit Delft
Alle promoties, intree- en afscheidsredes worden gehouden in de Aula van de
TU Delft, Mekelweg 5, Delft
Promotie
Warmtepompen
26 juni 2002 | 16.00 uur
hr. F.P.L.M. Vissers | natuurkundig ingenieur.
promotor | Prof.ir. H. van der Ree (fac OCP)
Transport phenomena in falling film absorbers of the plate-fin type.
Een van de mogelijke technieken van energiebesparing, is gebruik van
warmtepompen bij de verwarming van gebouwen in de particuliere of zakelijke
sector of van processtromen in de industrie. Tot nu toe wordt brede
toepassing van warmtepompen verhinderd door de relatief hoge
investeringskosten en de lange terugverdientijden.
Met name absorptie-warmtepompen lijden onder een laag rendement, terwijl ze
tegelijkertijd het voordeel hebben te kunnen worden aangedreven door
afvalwarmte of zonne-energie. Het meest kritische onderdeel van een
absorptie-warmtepomp is de absorber waar een dampvormig koudemiddel wordt
geabsorbeerd in een vloeistofmengsel dat langs een gekoelde wand stroomt.
Toepassing hierbij van zogenaamde CHME's (Compact Heat and Mass Exchangers)
van het gegolfde plaat-vin type maakt het mogelijk de warmte- en
stofoverdracht in de vloeistoffase te optimaliseren en de materiaalkosten te
verlagen.
Normaliter vindt warmte- en stofoverdracht in een vallende vloeistoffilm
plaats in de vorm van diffusie. Introductie van wervel- en
recirculatiepatronen kan de overdracht verbeteren. Om te onderzoeken of deze
stromingsverschijnselen ook bij lage Reynolds getallen optreden, is met een
laser doppler snelheidsmeter het stromingsveld in een langs een vertikale
plaat (met een op- en neergaande sprong) vallende film gemeten. De
resultaten tonen aan dat rond een op- of neergaande sprong het stromingsveld
grotendeels glad en regelmatig blijft, zonder duidelijke tekenen van
recirculatie of wervelingen. Slechts in enkele punten zijn negatieve
vertikale snelheden gemeten.
Metingen van het absorptie-rendement van verschillende roestvrij-stalen
plaat-vin CHME typen zijn uitgevoerd met een R-22/DTG absorptie-warmtepomp
bestaande uit een absorber, een generator en een gas- en mengselcircuit
daartussen. In totaal zijn vijf verschillende plaatconfiguraties getest,
namelijk een vlakke plaat en drie gecorrugeerde vinnen, waarvan één type is
doorgemeten met twee verschillende manieren van vloeistofdistributie. Twee
corrugaties hadden een sinusvorm met een vinhoogte van 5 mm, de derde had
een 3 mm hoge trapeziumachtige golfvorm. Alle drie werden op dezelfde wijze
tussen twee vlakke platen en koelwaterkanalen geklemd.
Het absorptie-rendement van twee van de onderzochte corrugaties is hoe dan
ook lager dan dat van een vlakke plaat, terwijl het derde type een hiermee
min of meer vergelijkbare prestatie levert. De redenen voor dit onverwachte
en tegenvallende resultaat zijn waarschijnlijk de lage
warmtegeleidingscoëfficiënt van roestvast staal, waardoor het vinrendement
van de corrugaties laag zal zijn, en het geheel of gedeeltelijk vollopen van
doorgangen tussen de vinnen door de capillaire werking van de vloeistof,
hetgeen tot gevolg heeft dat het mengsel zich eerder als een propstroming
dan als een vallende film zal gedragen.
Maarten van der Sanden
Wetenschapsvoorlichter
Communicatie & Marketing Groep / TU Delft
tel.: 015 2785454
fax.: 015 2781855
GSM: 06 20408176