Analyse einer Wasser-Lithiumbromid-Absorptionswärmepumpe anhand eines statischen Modells

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein statisches Modell einer bestehenden Wasser-Lithiumbromid-Absorptionswärmepumpe, installiert im Biomasse-Heizkraftwerk Klagenfurt Ost (Fa. Bioenergiezentrum GmbH), in MATLAB (Fa. The MathWorks,Inc.) erstellt. Für die Erstellung des statischen Modells wurden Stofffunktionen zur Berechnung der Zustandsgrößen der wässrigen Lithiumbromidlösung, Wasser und Wasserdampf benötigt. Dafür wurden Funktionen nach Pátek und Klomfar [1] und der Wasserdampftafel [2] in MATLAB-Funktionen implementiert. Für die Berechnung der Zustandsgrößen in den Wärmetauschern wurde ein UA-Modell verwendet (mit Ausnahme der Lösungsmittelwärmetauscher, welche über ein ε-Modell beschrieben wurden, siehe [3]). Die benötigten UA- und ε-Werte wurden über eine Reihe von Messwerten (Temperatur- und Volumenstrommessungen an den Wärmetauschern, welche im Heizkraftwerk permanent aufgezeichnet werden) ermittelt. Am fertigen statischen Modell, welches über mehrere MATLAB-Funktionen realisiert wurde, wurden dann Parametervariationen durchgeführt und die Ergebnisse aufgezeichnet. Mit den Erkenntnissen aus der Parametervariation wurden abschließend Vorschläge zur Adaptierung der Regelung der Absorptionswärmepumpe abgeleitet. Am Beginn dieses Textes (Kap. 2) habe ich noch ein paar alternative Nutzungsmöglichkeiten für Niedertemperatur-Abwärme angeführt.

Within the framework of this diploma thesis a static model of an existing water-lithium-bromide-absorption-heat-pump installed in the biomass cogeneration plant Klagenfurt Ost (Co. Bioenergiezentrum GmbH) was created in MATLAB (Co. The MathWorks, Inc.). For the creation of the static model, functions were needed to calculate thermodynamic properties of the aqueous lithium-bromide-solution, water and steam. For this purpose, functions according to Pátek and Klomfar [1] and the steamtable [2] have been implemented in MATLAB-functions. A UA-model was used to calculate the state variables in the heat exchangers (except for the solvent heat exchangers, which were described using an ε-model, see [3]). The UA- and ε-values required were determined using a series of measured values (temperature and volume flow measurements at the heat exchangers, which are permanently recorded in the cogeneration plant). On the finished static model, which was realized by several MATLAB-functions, then parameter variations were performed, and the results were recorded. With the outcome from the parameter variation, proposals for an adaptation of the regulation of the absorption-heat-pump were finally derived. At the beginning of this text (chap. 2) I gave a few alternative uses for low-temperature waste heat.