Der Arbeitsprozeß der Adsorptionskältemaschine im Isosterendiagramm

Idealer Prozeß


Sorptionsprozesse werden üblicherweise im lg(p)-(1/T)-Diagramm dargestellt, welches allgemein als Isosterendiagramm bezeichnet wird. Die Isosteren verdeutlichen von rechts nach links ansteigende Beladungsgrade. Die 
linke Begrenzungslinie definiert das vollständig beladene, also gesättigte Sorptionsmittel und ist nahezu identisch mit der Dampfdruckkurve des Wassers. Auf dieser Kurve liegen der Kondensator (2) undder Verdampfer (1). 

Die Adsorption wird bei Verdampferdruck und Kondensatortemperatur beendet, wo- 
durch dieser Punkt definiert ist. Nach der
Adsorption schließen sich beide Ventile und das Sorptionsmittel wird bei gleichbleibender Konzentration solange erwärmt, bis es den Kondensatordruck erreicht. 

Jetzt öffnet sich das Ventil zum Kondensator und unter konstantem Druck und steigender Temperatur wird Wasserdampf ausgetrieben, bis die Desorptionsendtemperatur erreicht
ist (5).

 Idealer Prozeß einer Adsorptionskältemaschine

Anschließend schließt das Ventil und bei konstanter Konzentration erfolgt die Abkühlung bis auf die Siedetemperatur des Verdampferdrucks (6). 

An dieser Stelle wird das Ventil zum Ver- 
dampfer geöffnet und unter konstantem Druck und sinkender Temperatur erfolgt die Adsorption bis zur Adsorptionsend-
temperatur.

Realer Prozeß


Der oben dargestellte Verlauf ist eher theo-
retischer Natur. Er orientiert sich an den
Eckpunkten des reversiblen Prozesses. In
der Realität sind folgende Aspekte zu be-
rücksichtigen:
  • Die äußeren Stoffströme (Heizwass., Kaltwasser, Kühlwasser) besitzen zyklusvariable Spreizungen.
  • Die wärmeübertragenden Flächen unterliegen Grädigkeiten, die mit der Leistung schwanken.
  • Der Stoffübergang zwischen Dampf und Sorptionsmittel ist eine Funktion der Konzentrationsdifferenz (und des Inertgasanteils).
  • An den Kammerklappen treten Druckverluste auf, die abhängig vom Volumenstrom sind.
Unter Berücksichtigung dieser Effekte ist mit
einem Prozeßverlauf gemäß Bild 4 zu rechnen:
Nach Zyklusumschaltung (Zustandspunkt a)
vergeht zunächst einige Zeit, um die Kam-
mertemperaturen zu wechseln. In dieser Zeit wird in Kondensator und Verdampfer keine Wärme übertragen, so daß sich die Vorlauftemperatur der Rücklauftemperatur annähert. Der Druck im Verdampfer steigt und der Druck im Kondensator sinkt. Dadurch werden die Klappen bereits früher geöffnet als in Bild 3 dargestellt ist (Zustandspunkt b) . 		 Realer Prozeß im Isosterendiagramm
 

Aufgrund des großen Abstandes von den je-
weiligen Sättigungslinien beginnt jetzt eine
Zeit intensiven Dampftransports. Angesichts der gestiegenen Druckverluste erhöht sich
der Druckunterschied zwischen Adsorber und Verdampfer und zwischen Desorber und Kondensator. Aufgrund der hohen Leistungen steigen Grädigkeiten und Spreizungen in Kondensator und Verdampfer, so daß der Kondensatordruck steigt und der Verdampferdruck sinkt (Zustandspunkt c).

Gegen Ende des Zyklus nähern sich Adsorber und Desorber den Sättigungslinien, so daß der Dampftransport zurückgeht. Im Ergebnis verringern sich die Druckunter-
schiede zwischen den Kammern. Der Kondensatordruck sinkt wieder ab und der Verdampferdruck steigt an
(Zustandspunkt d bis a).