Im Rahmen steigender Qualitätsanforderungen der Kunden und kürzerer verfügbarer Entwicklungszeiträume sind virtuelle Methoden ein elementarer Bestandteil für die erfolgreiche Produktentwicklung. Aber nicht überall stehen Simulationsmethoden zur Verfügung. Die Auslegung des Wassermanagements und des Korrosionsschutzes ist bis heute eine erfahrungs- und versuchsbasierte Auslegung, welche erst in der Hardwarephase überprüft werden kann. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Simulationsmethodik zur Bestimmung der Fließwege korrosiver Medien und der daraus resultierenden Belastung am virtuellen Prototypen. Neben der Benetzung von Oberflächen ist auch die Benetzungsdauer zu bestimmen. In der Umsetzung kommt ein im technischen Bereich noch junger Ansatz der gitterfreien Strömungssimulation, vertreten durch die Smoothed-Particle-Hydronamics-Methodik (SPH), zum Einsatz. Mit dieser ist es möglich, die Beregnung eines Gesamtfahrzeugs über einen langen Zeitraum mit einem hohen Detailumfang und einem akzeptablen Zeitbedarf zu realisieren. Die am stationären Fahrzeug generierten Ergebnisse ermöglichen dabei eine detaillierte Auswertung der Fließwege und besitzen eine sowohl qualitative als auch quantitative hohe Übereinstimmung mit Prüfstandsdaten. Für die Bestimmung der Benetzungsdauer ist die Simulation des Phasenwechsels vorgesehen. Auch hier bildet die Basis der Einsatz der SPH-Methodik mit einer künstlichen Luftphase. Die notwendigen Randbedingungen sind durch die Kombination mit der konventionellen Strömungssimulation zu generieren. Eine Abschätzung der Effektivität von Gegenmaßnahmen wird somit virtuell möglich.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In der Dissertation wird das thermodynamische Verhalten des Kalina-Kreislaufs bei Nutzung geothermischer Energiequellen mit niedriger Temperatur beschrieben und hiermit der Kraftwerksprozess optimiert. Es werden heutige und neue Prozessvarianten zur Effizienzsteigerung von Geothermiekraftwerken basierend auf dem Netto-Anlagenwirkungsgrad untersucht, bewertet und verglichen. Die Simulationsmodelle sind am Geothermiekraftwerk Bruchsal validiert, wodurch ein realer Prozess als Referenzmodell abgebildet ist. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass der Wirkungsgrad auf 3,8 % und somit die im Jahr erzeugte Strommenge des Kalina-Kreislaufs gegenüber bisherigen Ausführungen gesteigert werden kann. Grundlage ist ein an geothermische Energiequellen angepasstes Prozessdesign und die optimale Abstimmung der Betriebsparameter.
The research work describes the thermodynamic behaviour of a Kalina-cycle powered by a geothermal heat source. Actual and new layouts of the process design are introduced and compared based on the net plant efficiency. The geothermal power plant of Bruchsal is used for verifying the computational model and as state of the art reference. The results show an increase in plant-efficiency up to 3.8 % compared to nowadays Kalina-cycle power plants using a new process design and modified operational mode.
Aktualisiert: 2021-04-16
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