Frequency Response Analysis of Heat and Mass Transfer in Adsorbent Composites and Simplified Perfomance Estimation for Heat Transformation Applications

Die Adsorption von Kältemitteln an festen Adsorbentien lässt sich für umweltfreundliche Kühl- und Heizlösung anwenden. Die Frequenzganganalyse wird erweitert und angewendet, um Adsorptionsdynamik und -gleichgewicht von Wasser auf der metallorganischen Gerüstverbindung Aluminiumfumarat zu untersuchen. Basierend auf den erhaltenen ladungs- und temperaturabhängigen Transportparametern werden effektive Wärmedurchgangswiderstände von 1-4 (m2 K)/kW berechnet, etwa eine Größenordnung niedriger als die einer Silikagel-Schüttung, dem aktuellen Stand der Technik. Auf Wärmeübertragerebene ergeben sich damit spezifische Kühlleistungen von 0,2-0,7 kW/l.

The adsorption of refrigerants on solid adsorbents can be applied in environmentally friendly solutions for cooling or heating demands. The frequency response analysis is extended and applied to investigate the adsorptions dynamics and the adsorption equilibrium of water on coatings with the metal-organic framework (MOF) aluminium fumarate. Based on the obtained loading- and temperature-dependent heat and mass transfer parameters, effective thermal resistances of 1-4 (m2 K)/kW are calculated, about one order of magnitude lower than state-of-the art silica gel beds. A design case study yields specific cooling powers of 0.2-0.7 kW/l at heat exchanger level.