Damit der Wirkungsgrad des Generators der Windenergieanlage konstant hoch bleibt, müssen erhebliche Wärmemengen an die Umgebung abgegeben werden, um zum einen die Temperatur konstant zu halten und zum anderen Grenzwerten einzuhalten. Hierzu wird ein effektives Thermomanagementsystem durch innovative Kühlkonzepte benötigt.
Es werden Thermomanagementsysteme auf Basis von Wärmerohren analysiert und ausgewählt. Zur Erprobung wird ein Versuchsstand aufgebaut, der die Bestimmung der maximalen Wärmetransportkapazität in Abhängigkeit des aufgeprägten Temperaturfelds und der Ausrichtung zum Schwerfeld der Erde ermöglicht. Im Anschluss wird in dynamischen Untersuchungen die Bewegung des Rotors des Generators simuliert und die Auswirkung auf das Wärmerohrsystem untersucht.
Die Experimente demonstrieren erfolgreich die Funktionsfähigkeit und liefern wichtige Erkenntnisse in Bezug auf die maximale Leistungsfähigkeit und das Wärmetransportverhalten. Es wird gezeigt, dass der Wärmetransport mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen Wärmesenke und -quelle zunimmt. Die Leistungsgrenze des Systems ist abhängig von der Systemtemperatur bzw. dem Sättigungsdruck und dem Höhenunterschied zwischen Verdampfer- und Kondensator. Bei den dynamischen Versuchen mit Rotation wird ein geringfügiger Einfluss auf den Wärmetransport festgestellt, während der Rollwinkel um die Längsachse kaum Einfluss hat.
Der Wärmeübergang beim Sieden an Oberflächen, die ähnlich zu der Kapillarstruktur in Wärmerohren sind, wird experimentell analysiert. Der sogenannte „Onset of Nucleate Boiling“, ist eine Limitierung der Funktion eines Wärmerohrs. Anhand der experimentellen Ergebnisse wird dieser bestimmt und ein Berechnungsmodell vorgestellt. Die Experimente zeigen, dass eine makroskopische Oberflächenstruktur den Wärmeübergang begünstigt und den Onset of Nucleate Boiling zu niedrigeren Temperaturen absenkt, sodass die Leistungsgrenze in Wärmerohren bei Verwendung ähnlicher Strukturen absinkt.
Aktualisiert: 2023-01-19
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Für die Förderung komplexer fluider Kohlenwasserstoffgemische mit hohem Begleitgasanteil sind neue effiziente, sichere und umweltschonende Technologien notwendig. Dies betrifft insbesondere die Förderung in sensiblen Gebieten wie in der Tiefsee und in polaren Regionen. Die Auslegung solcher maritimer Mehrphasentransportsysteme bedarf der genauen Kenntnisse der vorliegenden physikalischen Mechanismen während des Energiewandlungsprozesses. Ein neuartiger Casing Gas Kompressor mit externer Prozessfluidzufuhr wird entwickelt. Ausgehend von Vorversuchen im Labormaßstab wird die Thermo- und Fluiddynamik des neuartigen Casing Gas Kompressors im Technikumsmaßstab experimentell erforscht und die Ergebnisse simulativ abgebildet. Die Prozessfluidzufuhr führt zu einer Reduktion der thermischen Belastung um bis zu 66% und verschiebt die Fördergrenze hin zu höheren Gasgehalten bzw. Differenzdrücken. Die numerisch berechneten Temperatur- und Druckprofile werden für mehrphasige Verdichtungsprozesse mit volumetrischen Gasgehalten bis 90% sehr gut wieder gegeben. Für volumetrische Gasgehalte größer 90% weicht die berechnete Temperaturerhöhung zunehmend von der aus den Experimenten ab und wird u. a. mit der adiabaten Nebenbedingung im Model begründet. Das beste Förderverhalten weist der CGC für eine druckseitige Einspritzung auf. Dieses Ergebnis wird anhand von lokal gemessenen Temperaturen und Drücken bestätigt.
Erstmals werden drei in Reihe geschaltete Mehrphasen Downhole Pumpen hydraulisch gekoppelt angetrieben. Die Experimente zeigen, dass die sonst sehr starren Förderkennlinien entsprechend des vorherrschenden Lastzustands in Abhängigkeit der jeweiligen Phasenzusammensetzung durch den gemeinsamen Antrieb ange-passt werden. Im Falle einer Gas-Flüssigkeitsförderung, d.h. unterschiedliche Pha-senzusammensetzung bzw. Lastzuständen vor jeder MDA, führt dies zu einer auto-matischen Drehzahlanpassung, die ausgehend von der höchsten Drehzahl der ersten MDA sukzessive pro MDA abnimmt.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Der ORC-Prozess ist eine vielversprechende Technologie zur Nutzung von Abwärmepotentialen basierend auf einem klassischen Dampfkreisprozess. In dem Projekt wird eine Anlage mit einem ORC-Prozess für den Niedrigtemperaturbereich (bis zu Temperaturen von 120°C) unter Verwendung eines natürlichen Arbeitsfluides entwickelt. Im Fokus stehen die Nutzung industrieller und gewerblicher (Ab-) Wärmequellen im kleinen Leistungsbereich. Mithilfe eines an der Universität entstandenen Berechnungsmodells werden Parametervariationen für eine Vielzahl verschiedener Stoffe (natürliche und synthetische Kältemittel) durchgeführt und der Prozess für typische Anwendungen aus der Praxis ausgelegt. Verschiedene Geometrien der Wärmeübertrager werden unter Berücksichtigung des Pinchpoints bewertet und neue Erkenntnisse zu Wärmeübergang bei der Verdampfung fließen ein. Mit dem Berechnungsprogramm wird eine Versuchsanlage kleiner Leistung für den Niedertemperaturbereich im Labormaßstab an der Universität und eine Pilotanlage mit bis zu 15 kW elektrischer Leistung in der Praxis ausgelegt und aufgebaut. Die generierten Ingenieursdaten zum Wärmeübergang werden in einem weiten Temperatur- und Druckbereich als wichtige Eingangsparameter in der Prozessberechnung und für zukünftige Auslegungen nicht nur von ORC-Prozessen benötigt. Eine Siedeanlage wird dazu modifiziert und in Betrieb genommen.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Für die Förderung komplexer Kohlenwasserstoffgemische, wie sie in der Erdöl- und Erdgasförderung vorliegen, ist eine effiziente, sichere und ökologische Technik notwendig. Dies betrifft insbesondere die Förderung im maritimen Bereich wie in der Tiefsee und in polaren Gebieten. Für die Auslegung maritimer Multiphasentransportnetzwerke werden auf Basis grundlegender Kenntnis der Mechanismen der Transportprozesse in mehrphasigen Fluidsystemen in vernetzten Rohrleitungen und in mehrphasig durchströmten Apparaten und Maschinen Berechnungsgrundlagen entwickelt. Dazu werden die transienten Vorgänge gesättigter mehrphasiger Fluidströmungen in geneigten Rohrleitungen experimentell im Technikumsmasstab erforscht und simulativ beschrieben. Die numerischen Berechnungen geben die Strömungsformen und die entsprechenden Druckverluste für zwei kontinuierliche Phasen in gesättigten Flüssigkeiten befriedigend wieder, lokale Desorptions- und Sorptionsvorgänge in gesättigten Flüssigkeiten dagegen nicht. Diese führen zu erheblich ungleicher Gasverteilung und zu sehr instationären Strömungsvorgängen, Phasenverteilungen etc. Analoges gilt für verzweigte Rohrleitungen. Für sehr geringe Volumenströme werden die experimentell bestimmten Druckverluste durch die Simulation wiedergegeben. Für ungesättigte Flüssigkeiten werden mit der Simulation Druckverteilungen besonders in den Verzweigungen verdeutlicht. Die Einströmungsvorgänge und Kühlungsmöglichkeiten in ein MDA werden modellhast beschrieben. Stoffeigenschaften, Oberflächenzustände, Volumenströme und Drücke werden variiert. Im engen Ringspalt sind die Kenntnisse der Kompressibilität, des Sättigungszustandes des Fluides, der Oberflächengüte der Bauteile des MDA aufgrund der Keimbildung essentiell für die Auslegung des MDAs.
Aktualisiert: 2019-12-27
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Aktualisiert: 2020-03-05
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Hauptprogramm der Tagung Würzburg
Das Vortragsprogramm umfasst in diesem Jahr 109 Beträge an zwei Tagen in den fünf Arbeitsabteilungen des DKV.
Die einzelnen Abteilungen des Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Vereins (DKV) bieten das folgende Programm:
Kryotechnik: Mess-, Regel- und Steuerungstechnik; Energiespeicherung und -anwendung; Kryoanwendungen inBiologie und Medizin; Neue Konzepte und Anlagen
Grundlagen: Behältersieden; Strömungssieden/ CO2; Absorptionsprozesse; Adsorptionsprozesse/Phasenwechselmaterial; Kondensation/Entfeuchtung
Komponenten:: Verdichter; Expansion und Regelung; Wärmeübertrager und Rückkühlung; Systeme und Simulation; Systeme und Werkstoffe
Kälteanwendung: Energiecontrolling/Anwendung; Lebensmittel/Supermarkt; PKW-Klimatisierung; Klimatisierung von E-Fahrzeugen; Bahnklimatisierung/Systemuntersuchungen; Normung und Regulierungen
Klimatechnik und Wärmepumpenanwendung: Regelung/ Hardware-in-the-loop; Netto-Null-Energie-Gebäude (nZEB); Gebäudetechnik und Simulation; Normung/ IAQ/Baustoffe; Wärmepumpen
In der Studentenveranstaltung stellten die Studierende ihre Arbeiten aus allen Teilen der Kälte-, Klima-, Kryo- und Wärmepumpentechnik vor.
Aktualisiert: 2020-03-05
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