Miniaturized and mobile absorption cooling devices may be used in many applications, but effective and small size heat and mass exchangers are required. Ceramic hollow fiber membranes are thermally stable so that they can be used for the rectification of ammonia in an absorption cooling device. In this study the simultaneous heat and mass transfer between the ammonia-water vapor and the reflux liquid is modeled in a rectifier and stripper with hydrophobic ceramic hollow fiber membranes. A similar model is used to simulate the same process in another rectifier with random packing. The stagnant film model is used to calculate the heat and mass fluxes. The rectifier and the stripper are divided into segments and the equations for all segments are solved simultaneously. The model is verified by comparing the results with the literature. The effects of the packing density, effective porosity, pore radius and heat and mass transfer coefficients on the distillate concentration and the flow rate are discussed. The sensitivity of the concentration profiles to the grid refinement is shown. The hollow fiber membrane module resultsviin a higher ammonia concentration and higher mass flow rate at the outlet compared to the random packing because it provides higher vapor-liquid interfacial area. Then, the hollow fiber membrane module model is integrated into the absorption cycle model. The integration of the new design of the stripping and rectifying sections increases the system COP from 0.44 to 0.50 at the design conditions. More importantly, the new design is able to purify the refrigerant at higher desorber heat input rate and absorber coolant temperature. Therefore, the absorption cycle may be operated at different conditions with a smaller performance loss compared to the old design. The effects of absorber coolant temperature and desorber heat input rate on the refrigerant concentration, refrigerant flow rate, system COP and cooling power are investigated. The COP trends for different operating conditions are explained in a relation with the refrigerant ammonia concentration and flow rate. The effects of the sizes and packing densities of stripping and rectifying sections are discussed in detail.

Küçük ölçekli ve mobil absorbsiyonlu soğutma cihazları pek çok uygulamada kullanılabilirler. Ancak bunun için küçük boyutlu ve etkili ısı ve kütle değiştiricilere ihtiyaç duyulmaktadır. Seramik içi boş fiberlerin ısıl dayanıklılıkları sayesinde, absorbsiyonlu soğutma cihazlarında amonyak zenginleştirilmesi amacıyla kullanılması mümkündür. Bu çalışmada, hidrofobik seramik içi boş fiberlerin kullanıldığı rektifikasyon ve sıyırma bölgelerindeki amonyak ve su buharı ile geri akış sıvısı arasındaki eşzamanlı ısı ve kütle taşınımı modellenmiştir. Benzer bir model aynı işlem için, rastgele dolgulu rektifiye kolonu için de kullanılmıştır. Eşzamanlı ısı ve kütle taşınımı, durgun tabaka modeli kullanılarak hesaplanmıştır. Rektifiye ve sıyırma bölgeleri belirli sayıda katmanlara bölünmüş; her katman için ayrı ayrı yazılan denklemlerin tamamı eşzamanlı olarak çözülmüştür. Sonuçlar literatür ile karşılaştırılarak modelin doğrulanması yapılmıştır. Kolondaki paketleme yoğunluğu, etkin gözeneklilik katsayısı, gözenek çapı ile ısı ve kütle taşınımı katsayılarının, damıtma ürünü derişimi ve debisine etkileri incelenmiştir. Sonuçların,viiikullanılan katman sayısına göre hassasiyeti gösterilmiştir. Sağladığı yüksek ara yüzey alanı sayesinde içi boş fiber modülü ile rastgele dolgulu kolona göre daha yüksek amonyak derişimi ve debisi elde edilmiştir. İnce boşluklu membran modülü daha sonra absorbsiyon çevrimi modeline entegre edilmiştir. Dizayn koşullarında çevrimin soğutma katsayısı, yeni rektifiye ve sıyırma bölgeleri sayesinde 0.44'ten 0.50 değerine yükselmiştir. Daha da önemlisi, bu yeni tasarım sayesinde, daha yüksek ısı girdileri ve daha yüksek absorbsiyon ünitesi soğutma suyu sıcaklıklarında bile soğutucu sıvının etkili bir şekilde zenginleştirilmesi gerçekleşmiştir. Böylece, absorbsiyon çevrimi farklı çalışma koşullarında, çok fazla performans kaybı yaşamadan çalışabilecektir. Desorbsiyon ünitesindeki farklı ısı girdileri ile absorbsiyon ünitesindeki farlı soğutma suyu sıcaklıklarının; soğutucu sıvının derişimine, debisine, sistemin soğutma katsayısına ve soğutma gücüne olan etkileri incelenmiştir. Çevrimin soğutma katsayısının farklı çalışma koşullarındaki trendleri, soğutucu sıvının derişim ve debi trendleri ile birlikte açıklanmıştır. Rektifiye ve sıyırma ünitelerinin boyutlarının ile paketleme yoğunluklarının etkileri detaylıca tartışılmıştır.