Die ökologischen und ökonomischen Anforderungen der heutigen Zeit verlangen energieeffiziente Verarbeitungsverfahren. Vor diesem Hintergrund befasst sich diese Arbeit mit dem Kunststoffblasformprozess, der neben dem für die Kunststoffverarbeitung typischen hohen Energiebedarf zusätzlich ein hohes Maß an energieintensiv zu erzeugender Druckluft erfordert. Ausgehend von einer ausführlichen Energiebilanz des Extrusionsblasformprozesses wurde der zur Formgebung (Blasluft) und zur inneren Blasteilkühlung (Spülluft) benötigte Drucklufteinsatz als eine energetische Schwachstelle identifiziert. Zur Reduzierung des erforderlichen Druckluftaufwands bei der Formgebung wird die Prozessrückführung der Blasluft detailliert betrachtet. Weiterhin wird ein Speichersystem vorgestellt, das eine sekundäre Nutzung der bei der inneren Blasteilkühlung kontinuierlich anfallenden druckbehafteten Prozessabluft ermöglicht. Abschließend wird ein Ansatz zum effektiven Drucklufteinsatz bei der inneren Kühlung flaschenförmiger Blasteile aufgezeigt, der durch gezieltes Ausnutzen von für den Wärmeübergang günstiger Strömungsverhältnisse eine Kühlzeitverkürzung sowie eine Reduzierung des Druckluftaufwands verspricht.
Aktualisiert: 2021-09-13
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Die Arbeit stellt grundlegende Überlegungen zur pulsierenden Prallkühlung im Turbinengehäuse an. Neben Large-Eddy-Simulationen an einem pulsierenden Prallstrahl, die es ermöglichen den Zusammenhang zwischen der Pulsationsamplitude, den damit einhergehenden instationären Strömungseffekten und der erreichbaren lokalen Wärmeübergangserhöhung zu beschreiben, wird eine Kühlkonfiguration für das Turbinengehäuse untersucht. Die Konfiguration besteht aus einer Gehäusekavität, die das periodisch instationäre Druckfeld der Rotorumströmung nutzt, um einen Prallstrahl in Pulsation zu versetzen. Durch eine Öffnung zwischen Kavität und Schaufelringraum breitet sich das Druckfeld des Rotors in die Kavität hinein aus und induziert darin ein oszillierendes Druckfeld. Die Auslegung und Funktionsweise der Kühlkonfiguration wird mithilfe hochaufgelöster instationärer numerischer Strömungssimulationen sowie im Rahmen einer experimentellen Studie bewertet.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Bei der rotationssymmetrischen Prallströmung strömt ein Fluid (hier: Luft) aus einer Düse mit kreisförmiger Öffnung auf eine gegenüberliegende Platte. Im Rahmen dieses Projektes wurde experimentell erforscht, wie sich der Wärmeübergang zwischen Strömung und Platte durch eine periodische Instationarität in der Anströmung verändert. Die Untersuchungen sollen ein besseres Verständnis darüber ermöglichen, wie der konvektive Wärmeübergang durch beabsichtigte und unbeabsichtigte Pulsationen in der Anströmung verändert wird. Dazu wurde der stationäre Fall umfassend untersucht und anschließend ermittelt, wie sich Strömungsstruktur und Wärmeübergang durch eine Pulsation verändern. Für den Wärmeübergang bei stationärer Strömung konnte eine einfache Korrelation gefunden werden, die den flächengemittelten Wärmeübergangskoeffizienten besser wiedergibt als die in der Literatur zu findenden Korrelationen. Zudem lässt sich aus dieser Korrelation eine einfache Beziehung für die lokalen Nusselt-Zahlen ableiten.
Aktualisiert: 2021-02-11
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