Untersuchung des Langzeitverhaltens von Wärmepumpe und den darin eingesetzten hermetischen Kältemittelkompressoren

Untersuchung des Langzeitverhaltens von Wärmepumpe und den darin eingesetzten hermetischen Kältemittelkompressoren von Pfeil,  Dennis Alexander
Das weltweite Bevölkerungswachstum, die damit einhergehende Verknappung fossiler Energieträger und das zuletzt stark zunehmende Interesse der Menschen an der globalen Umwelt- und Klimapolitik stellen die Energiewirtschaft heute und in den nächsten Jahrzehnten vor enorme Herausforderungen, welche auch vor der Kälte- und Wärme-pumpentechnik nicht haltmachen werden. Verschiedene multilaterale Umweltabkommen haben in ihrer Folge eine nicht enden wollende Kältemitteldiskussion herbeigeführt, welche spätestens durch die Revidierung der sog. ≫F-Gase-Verordnung≪ in Europa enorm an Bedeutung gewonnen hat. Wärmepumpen leisten schon heute einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Ihre Bedeutung und Verbreitung wird aller Voraussicht nach in den kommenden Jahren – auch wegen dem ambitionierten Ziel der Europäischen Union der Klimaneutralität im Jahre 2050 – stark anwachsen. Zur Realisierung der im sog. ≫Green Deal≪ definierten Ziele, ist es entscheidend, Wärmepumpen zu entwickeln, welche sich durch eine über ihre Lebensdauer hinweg annähernd gleichbleibende performante Betriebsweise auszeichnen. Im Besonderem dem Kältemittelkompressor wird hierbei, wegen seiner exponierten Stellung im Inneren des Kältemittelkreislaufes, eine über-geordnete Rolle zuteil. Die Güte des Verdichtungsprozesses beeinflusst den resultierenden Wärmepumpenprozess maßgebend, Schädigungen in seinem Inneren führen entweder unmittelbar zum Ausfall der Anlage oder mittelbar zur Degradation ihrer technischen Attribute. Gemäß der Definition der technischen Zuverlässigkeit als Qualitätsmerkmal in der Zeit ist bei einer solchen Degradation nicht der Zeitpunkt eines Ausfalls per se von Interesse, sondern vielmehr der zeitliche Verlauf dorthin. Diese Arbeit hat das Ziel die Schnittmenge der beiden wissenschaftlichen Disziplinen der Zuverlässigkeits- und Kältetechnik zu beschreiben, um darauf aufbauend das Langzeit-verhalten von Wärmepumpen und den in ihnen eingesetzten hermetischen Kältemittel-kompressoren zu analysieren. Unter Verwendung geeigneter Diagnosemessgrößen und Teststrategien soll das Degradationsverhalten dieser Kältemittelkompressoren experimen-tell untersucht und wissenschaftlich bewertet werden. Im theoretischen Teil der Arbeit werden hierzu Kältemittelkompressoren einer Systemanalyse unterzogen und mögliche Schädigungsarten hergeleitet. Verfahren zur Ermittlung von Zuverlässigkeitskennwerten sowie unterschiedliche Methoden zur Verkürzung der Testzeit werden vorgestellt und auf Kältemittelkompressoren überführt. Die zur experimentellen Validierung des Degrada-tionsverhaltens erforderlichen Diagnosemessgrößen werden hergeleitet und anschließend im experimentellen Teil der Arbeit im Hinblick auf ihre Eignung zur Beschreibung der Degradation von hermetischen Kältemittelkompressoren erforscht.
Aktualisiert: 2022-02-17
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DKV Tagungsbericht / Deutsche Kälte- und Klimatagung 2021 Dresden

DKV Tagungsbericht / Deutsche Kälte- und Klimatagung 2021 Dresden von Deutscher Kälte- und Klimatechnischer Verein DKV e.V.
Das Vortragsprogramm der Tagung umfasst in diesem Jahr ca. 110 Beiträge an zwei Tagen in den fünf Arbeitsabteilungen des DKV, sowie 4 Vorträge bei der Sonderveranstaltung "Energieeffiziente Rechenzentren" und 7 Beiträge aus der Studierendenveranstaltung. Kryotechnik: Heliumanlage; Kryostate, Kühler, Anwendungen; Transfer- und Tankstellentechnik; Flüssigwasserstoff Grundlagen: Simulation; Anlagenkonzepte/ Speicher; Sorption; Wärme- und Stoffübertragung; Eis Komponenten: Verdichter; Wärmeübertrager; Kältemittel/ Umwelt; Sensorik, Ventilatoren, Sicherheitstechnik; Atmosphärische Auswirkungen von Kältemitteln Kälteanwendung: Berichte aus der Praxis – Große Anlagen; Digitalisierung / Standardisierung; Supermärkte und R-744; Mobile Anwendungen; Sektorenkopplung / Speicherung / Flexibilisierung; Abtauung. Lösungsmittelrecycling Klimatechnik und Wärmepumpenanwendung: Aktuelle Themen; Smart Grid / Flexibilisierung; Lüftung; Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern; Industrie- und Hochtemperaturwärmepumpen
Aktualisiert: 2022-02-17
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Herausforderungen 2021 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik

Herausforderungen 2021 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik
Inhalt: Präsentationen der Veranstaltung und Zusatzdokumente: Bericht IEA HPT Annex 48 01 „Großwärmepumpen für Fernwärme und Industrie in Dänemark – Status, Perspektiven und aktuelle Entwicklungen“ Benjamin Zühlsdorf, Danish Technological Institute, Aarhus, Dänemark 02 „Industriewärmepumpen in Österreich“ Dr. Veronika Wilk, Austrian Institute of Technology GmbH, Wien, Österreich 03 „Fallbeispiele von industriellen Wärmepumpen in der Schweiz“ Dr.-Ing. Cordin Arpagaus, Ostschweizer Fachhochschule, IES, Buchs, Schweiz 04 „Entwicklungsperspektiven von Hochtemperatur-Wärmepumpen größer 100 °C“ Vivien Klein B.Sc., Combitherm GmbH, Fellbach 05 "AGFW-Projekt Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen“ Dr. Andrej Jentsch; AGFW Projekt GmbH Dr. Heiko Huther, AGFW Der Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e.V." 06 "Einsatz von Großwärmepumpen in der Fernwärmeversorgung“ Dipl.-Ing. (FH) Ivo Eiermann, Johnson Controls Systems & Service GmbH, Mannheim 07 „Wärmepumpenlösungen der GEA und ihre Anwendung in Industrie sowie in Fernwärmenetzen“ Thomas Lergenmüller, Dr.-Ing. Ole Fredrich, GEA Refrigeration Germany GmbH, Berlin 08 „Leistungssteigerung von FW Netzen durch thermisch angetriebene Wärmepumpen als Hausanschlussstation“ Stefan Petersen, Technische Universität Berlin, Institut für Energietechnik, KT2 09 Vorstellung: Forschung Hochtemperatur-WP - B. Zühlsdorf, DTI, Aarhus, DK 10 Vorstellung: Forschung Trocknung - Dr. Michael Lauermann, AIT, Wien, A 11 Vorstellung: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG, Cottbus, Prof. Dr. Mario Ragwitz 12 Vorstellung: DLR Institut für CO2 - arme Industrieprozesse mit Abt. für Hochtemperatur-WP, Zittau, Prof. Dr. Panagiotis Stathopoulos 13 "Zusammenfassung“ Dr.-Ing. Rainer M. Jakobs, IZW e.V."
Aktualisiert: 2021-07-08
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6. Innovationstag Kältetechnik

6. Innovationstag Kältetechnik von Hesse,  Ullrich
Inhalt: Präsentationen des 6. Innovationstages Kältetechnik “Kühlkette” 01 “Einleitung” Prof. Dr. Ullrich Hesse, TU Dresden, BITZER Professur für KKK 02 “Globale Bedeutung der Kühlkette für die Ernährung der Weltbevölkerung” Ramona Nosbers, TU Dresden, BITZER Professur für KKK Franziska Menken, United Nations Industrial Development Organization 03 “Die Kühlkette im Seetransport – der Erfolg des Kühlcontainers” Dr.-Ing. Yves Wild, Dr.-Ing, Yves Wild Ingenieurbüro GmbH, Hamburg 04 “Herausforderungen in der Transportkälte” Andreas Schmid, Frigoblock GmbH 05 "Effizienter Betrieb von Gewerbekälteanlagen mit dem Kältemittel R-744" Christian Doerffel, TU Dresden, BITZER Professur für KKK 06 “Differenzierungsmerkmale Semi-Plug-In Verkaufskühlmöbel im Sinne von Anlagenplanung / -ausführung und Instandhaltung” Markus Kielnhofer, DAIKIN AHT Cooling Systems GmbH 07 “A2L Kältemittel mit geringem Treibhauspotenzial in Supermarkt Anwendungen” Hans-Dieter Küpper, Chemours GmbH, 08 “Sektorenkopplung im Supermarkt - Abwärmenutzung zur Kältebereitstellung und Kältespeicherung im Lebensmittelhandel” Oliver Ziegler, TU Dresden, BITZER Professur für KKK
Aktualisiert: 2021-07-08
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5. Innovationstag Kältettechnik

5. Innovationstag Kältettechnik von Hesse,  Ullrich
Inhalt: Präsentationen der Veranstaltung 01 "Sicherheit und aktuelle Kältemiteloptionen – Begrüßung” von Prof. Dr.-Ing. Ullrich Hesse, BITZER Professur der TU Dresden und DKV e.V. 02 "Cyber-Secrurity für Maschinen – ein Überblick" von Dr. Christian Ellwein, KRIWAN Industrie-Elektronik GmbH 03 "Sicherheit bei Einsatz von brennbaren Kältemitteln" von Dipl.-Ing. Sebastian Jurianz, Weska Kälteanlagenbau GmbH 04 "Solstice ® N41 – The new nonflammable and Lower GWP Refrigerant for Stationary A/Cs" von Dipl.-Ing. Stefan Schüssler, Honeywell Deutschland GmbH 05 "Risikoanalyse – Hürde oder Innovationswerkzeug" von Dipl.-Ing. Holger König, ref-tech engineering 06 "Sicherheit durch Unterdrückung der Brennbarkeit im Gemisch" von Dipl.-Ing. Ramona Nosbers, BITZER Professur der TU Dresden 07 "Verfügbarkeit von Kältemittel frü VRF/VRV Anlagen" von Volker Dipl.-Ing. Weinmann, DAIKIN Airconditioning Germany GmbH 08 "Modellbasierte Entwicklungswerkzeuge zur betriebssicheren Auslegung der Tribosysteme von Kompressoren” von Dr. Jochen Lang, Prof. Dr. Gunter Knoll, IST mbH Aachen 09 "Akustische Emissionen von Wärmepumpen" von Christoph Reichl, Austrian Institute of Technology (AIT) 10 „Ergänzungen, Ausblick und Zusammenfassung“ von Prof. Dr.-Ing. Ullrich Hesse, BITZER Professur der TU Dresden und DKV e.V.
Aktualisiert: 2021-07-08
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Herausforderungen 2019 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik

Herausforderungen 2019 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik
01 „Einführung in das Thema“ Dr.‐Ing. Rainer Jakobs, IZW e.V. 02 Hybride Anlagen aus Sicht eines Fachgroßhändlers mit eigener Produktion für Kälte‐, Klima‐, und Wärmepumpen‐Anlagen Dipl.‐Ing. (FH) Michael Hendriks, Leiter Technik und Produktion, Frigotechnik Handels‐GmbH 03 Abwärme nutzbar machen mit QUANTUM Kältemaschinen Jürgen Martin, ENGIE Refrigeration GmbH 04 Energieeffizienz in der thermischen Verfahrenstechnik Dipl.‐Ing. (FH) Alfred Semrau, Geschäftsleiter Heiz‐ und Kühlsysteme, LAUDA DR. R. WOBSER GmbH & Co. KG 05 Energetische Bewertung von Wärme‐Kälte‐Kopplung Prof. Dr.‐Ing. Michael Arnemann, Hochschule, Karlsruhe, IKKU 06 Energieeffizienz und Prozesswärme aus erneuerbaren Energien Werner Maaß, Projektleiter, Projektbüro Dialog Energieeffizienz, Berlin 07 Innovatives Konzept zur Abwärmenutzung mit NH3‐Wärmepumpen Dipl.‐Ing. Volkmar Schäfer, Geschäftsführer, eta Energieberatung GmbH 08 Schlüsseltechnologie zum Heizen und Kühlen mit dem natürlichen Kältemittel CO2 Marten Tews, ENGIE Refrigeration GmbH 09 Abwärme: das ungenutzte Potential in Gewerbe, Industrie und Kommunen Dr. Stefan Irmisch, Viessmann Kraft‐Wärme‐Kopplung GmbH 10 Zusammenfassung von Dr.-Ing. Rainer M. Jakobs, IZW e.V.
Aktualisiert: 2021-07-01
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Herausforderungen 2020 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik

Herausforderungen 2020 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik
Inhalt: Präsentationen der Veranstaltung 01 "ICR 2019 in Montreal“ Dr.-Ing. Rainer M. Jakobs, IZW e.V. 02 "Neue Trends und Entwicklungen in der Klima- und Wärmepumpentechnik“ Prof. Dr.-Ing. Paul Kohlenbach, Beuth Hochschule für Technik, Berlin" 03 "Forschung und Innovationen“ Prof. Dr.-Ing. Ullrich Hesse, TU Dresden, Institut für Energietechnik, BITZER Professur für KKK 04 "Kälte-Wärme-Pumpen für industrielle Prozesse“ Dr.-Ing. Rainer M. Jakobs, IZW e.V. 05 "Wärmepumpen in industriellen Trocknungsprozessen – Status, Ausblick und Perspektiven“ Franz Helminger, AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Wien 06 "Konzepte und ausgeführte Anlagen mit CO2-Hochtemperaturwärmepumpen – Chancen und Risiken“ Frank Glaser, ENGIE Refrigeration GmbH, München 07 "Bereitstellung von Kälte und Wärme in der Lebensmittelindustrie“ Justus Franzen, COMBITHERM GmbH, Fellbach 08 "Entwicklung einer Propan-Wärmepumpe mit einer Füllmenge von 150 g“ Dr-Ing. Marek Miara, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, Freiburg 09 "Wie entscheiden beim Invest? Effizienz oder Kosten.“ Dipl.-Ing. Volker Weinmann, Daikin Airconditioning Germany GmbH und stellv. Vorsitzender des IZW e.V. 10 "Zusammenfassung“ Dr.-Ing. Rainer M. Jakobs, IZW e.V."
Aktualisiert: 2021-06-17
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DKV Tagungsbericht / Deutsche Kälte- und Klimatagung 2020 online

DKV Tagungsbericht / Deutsche Kälte- und Klimatagung 2020 online von Haberstroh (Prof. Dr. rer.nat.),  Christoph, Kauffeld (Prof. Dr.-Ing.),  Michael, Miara (Dr.-Ing.),  Marek
Die Deutsche Kälte- und Klimatagung 2020 umfasst in diesem Jahr ausschließlich das fachliche Vortragsprogramm. Pandemiebedingt findet keine Präsenzveranstaltung statt und auf das Rahmenprogramm musste somit auch verzichtet werden. Das Vortragsprogramm umfasst in diesem Jahr 101 Beträge an zwei Tagen in den fünf Arbeitsabteilungen des DKV. Die Vorträge werden in drei Streams parallel angeboten. Am Donnerstag, den 19. November 2020 beginnen wir um 8:10 Uhr mit einer Begrüßung und um 8:30 Uhr starten die Vorträge. Der erste Tag endet um 18:30 Uhr. Freitag, den 20. November beginnt um 7:50 Uhr und um 8:00 Uhr beginnen die Vorträge. Das Ende der Veranstaltung ist um 18:00 Uhr vorgesehen. Die einzelnen Abteilungen des Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Vereins (DKV) bieten das folgende Programm: Kryotechnik: Kryokonservierung; Kryokonservierung und Cryocooler; Anlagen und industrielle Lösungen; Kryogene Rohrleitungen; Neutronenmoderation und Kryostattechnik Grundlagen: Wärme- und Stoffübertragung; Simulation; Simulation und alternative Prozesse; Alternative Prozesse und Adsorption; Adsorption und Sonderthemen; Flüssigeis Komponenten: Verdichter; Kältemittel/Modulkopplung; Umwelt; Wärmeübertrager und Öl; Öl/Netzprobleme/Ventilatoren; Komponenten und Anlagensysteme Kälteanwendung: R-744; Mobile Kälteanlagen/Größere Kälteanlagen; Gefriertrocknung; Wasserstoff und Laborgerätetechnik; Illegaler Handel mit Kältemittel; Absorptionsanlagen/Super-marktkälte Klimatechnik und Wärmepumpenanwendung: Flexibilisierung, Digitalisierung; Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern, Effizienz-steigerung; Industrie- und Hochtemperatur-Wärmepumpen; Feld-versuche; Kältemittel für Wärmepumpen.
Aktualisiert: 2021-07-01
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Effizienz-NTU-Methode für einen zyklischen Sorptionsprozess

Effizienz-NTU-Methode für einen zyklischen Sorptionsprozess von Danne,  Thomas
Verfahren zur sorptionsgestützten Klimatisierung (DEC, engl.: Desiccant Evaporative Cooling) nutzen Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau (ca. 60 bis 80 ◦C), um Luft zu kühlen und zu trocknen. In dieser Arbeit wird die Kernkomponente eines neuartigen Prozesses dieser Art messtechnisch analysiert, nämlich ein Luft/Luft-Wärmeübertrager, welcher auf einer Seite mit einem festen Sorbens beschichtet ist. Die nicht beschichtete Seite des Wärmeübertragers fungiert als Verdunstungskühler. Die Namensgebung des Wärmeübertragers basiert auf diesen beiden Hauptmerkmalen: Evaporatively Cooled Sorptive Heat Exchanger, kurz ECOS. Zur kontinuierlichen Luftkonditionierung werden mindestens zwei solcher Wärmeübertrager benötigt und zyklisch betrieben. Um die Wärmeübertrager zu untersuchen, wurde ein Technologiedemonstrator aufgebaut. Methoden der statistischen Versuchsplanung wurden eingesetzt, um die Anzahl der benötigten Messungen zu verringern. Das Verhalten der Wärmeübertrager ohne stattfindenden Phasenwechsel, im Betrieb als indirekter Verdunstungskühler und im zyklischen Betrieb weist starke Ähnlichkeiten auf. Diese Ähnlichkeiten wurden mithilfe eines einheitlichen Modellansatzes auf Basis der Effizienz-NTU-Methode hergeleitet, beschrieben und messtechnisch überprüft. Gegenüber dem Verhalten als Wärmeübertrager ohne stattfindenden Phasenwechsel zeigt sich im Betrieb als indirekter Verdunstungskühler und im zyklischen Betrieb, dass der Wärmedurchgangskoeffizient des Wärmeübertragers und die Wärmekapazitäten der Luftströme durch scheinbare Größen, welche die Phasenwechselenthalpie enthalten, ersetzt werden müssen. Die Abhängigkeiten dieser Größen werden im Rahmen der einheitlichen Modellierung hergeleitet und mit Hilfe der Messungen validiert.
Aktualisiert: 2023-03-28
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Herausforderungen 2018 für Kälte-, Klima- und Wärmepumpentechnik

Herausforderungen 2018 für Kälte-, Klima- und Wärmepumpentechnik von Flohr,  Felix, Schwennesen,  Karsten, Ziegler,  Felix
Inhalt der CD: Vorträge der Veranstaltung Was bedeutet 63 % Quote? Welche Mengen stehen zur Verfügung? Dr. Karsten Schwennesen, Mexichem UK Ltd., Frankfurt am Main Ungewollte (?) Reduktion der Quoten! Ein-und Ausfuhr von Einrichtungen, die fluorierte Treibhausgase enthalten Felix Flohr, Daikin Chemicals Europe, Hannover F-Gase-Verordnung aus Sicht des Handels Harald Conrad, Westfalen AG, Münster EU-F-Gase Phase Down … die Steilvorlage für Chancendenker im Handwerk ? Wolfgang Zaremski, VDKF e.V., Bonn Potentiale von Sorptionsanlagen Prof. Dr.-Ing. Felix Ziegler, Technische Universität Berlin, Institut für Energietechnik GWP- frei in die Zukunft mit Wasser als Kältemittel für Absorptionskälteanlagen und Wärmepumpen Ullrich Brinkmann, Johnson Controls Systems & Service GmbH, Essen Ammoniak-Wasser Absorptionskältemaschinen in gewerblichen und industriellen Anwendungen Christoph Heyse, AKM Industrieanlagen GmbH, Haltern am See Ansätze zur Optimierung von Adsorptionswärmepumpen und Kältemaschinen Dr.-Ing. Peter Schossig, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE), Freiburg Nutzung von Niedertemperaturabwärme mit Adsorptionskältemaschinen - Einsatzpotenziale und Betriebserfahrungen in Industrie und Gewerbe Walter Mittelbach, Fahrenheit AG, Halle (Saale) Zusammenfassung von Dr.-Ing. Rainer M. Jakobs, IZW e.V.
Aktualisiert: 2020-03-05
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Kühlen kleiner Kavitäten mit verdampfenden Fluiden

Kühlen kleiner Kavitäten mit verdampfenden Fluiden von Knipping,  Tobias
Die Kühlung bei hohen Wärmestromdichten bekommt in technischen Anwendungen immer stärkere Bedeutung. Dies liegt zum einen daran, dass der zur Verfügung stehende Bauraum aufgrund einer fortschreitenden Miniaturisierung immer kleiner wird, zum anderen an den immer höheren Leistungen, welche in technisch anspruchsvollen Prozessen wie der Inconel-Zerspanung abgeführt werden müssen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wurde eine neue Verdampferform – der Spot-Verdampfer – entwickelt. Beim Spot-Verdampfer handelt es sich um einen zylindrischen Verdampfer mit einem Innendurchmes-ser zwischen 1 – 3 mm, der in Bauteile mit hoher Wärmeentwicklung als Sackloch eingebracht wird. Das Kältemittel wird über eine konzentrisch orientierte Kapillare in das Sackloch geführt, im Bohrgrund um 180° umgelenkt und strömt gegen die Zuströmrichtung wieder aus dem Verdampfer heraus. Durch dieses Design des Verdampfers kann eine kompakte Baugröße erzielt werden, wodurch der Verdampfer in vielfältigen technischen Anwendungen einsetzbar ist. Die Motivation für diese Arbeit war die Entwicklung eines Simulationsprogrammes, um die mit Spot-Verdampfern erzielbaren Kühlleistungen berechnen zu können. Aufgrund der besonderen Bauform des Spot-Verdampfers überlagern sich zwei verschiedene Wärmeübertragungsmechanismen, eine Sprühküh-lung und eine Rohrströmung, wofür von anderen Forschern bisher noch kein Simulationsprogramm veröffentlicht wurde. Die wesentlichen Zielgrößen des Simulationspro-grammes sind zum einen der Massenstrom, der den Verdampfer durchströmt und zum anderen der mitt-lere Wärmeübergangskoeffizient, um die Kühlleistung des Verdampfers berechnen zu können. Die Berech-nung des Massenstroms ist unter anderem abhängig von der Tiefe der Bohrung, der Kapillarlänge, sowie der Druckdifferenz zwischen Verdampfungs- und Kondensationsdruck und muss deshalb für jeden Spot-Verdampfer individuell errechnet werden. Der mittlere Wärmeübergangskoeffizient wird berechnet aus einem Wärmeübergangskoeffizient für den Be-reich der Sprühkühlung und einem für die Rohrströ-mung. Die errechneten Wärmeübergangskoeffizien-ten für diese Bereiche werden über die zugehörigen Wärmeübertrageroberflächen zueinander ins Ver-hältnis gesetzt. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Simulationsmodell geeignet ist, um die im Spot-Verdampfer ablaufenden Vorgänge zu beschreiben. Die Massenströme konnten mit einer Genauigkeit von ± 3,5 % berechnet werden und die Validierung der Wärmeübergangsko-effizienten ergab eine Abweichung von maximal ± 20 %. Die Übertragung des Simulationsmodells auf einen Anwendungsfall zeigt, dass SpotVerdampfer geeignet sind, technische Anwendungen mit hoher Wärmebe-lastung zu optimieren. In dem dargestellten Fall konnte die Zielsetzung einer Reduzierung der Tempe-ratur an der Schneide eines CBN-Drehwerkzeuges durch den Einsatz von SpotVerdampfern sehr gut erfüllt werden. Dadurch konnte eine Standzeitverbes-serung von ca. 50 % erzielt werden, die durch Ver-schleißmessungen beim Projektpartner nachgewiesen wurde.
Aktualisiert: 2020-03-05
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Schmierungstechnische Untersuchungen an Dichtelementen in Flügelzellenverdichtern

Schmierungstechnische Untersuchungen an Dichtelementen in Flügelzellenverdichtern von Picksak,  Aeint
Während es zahlreiche Veröffentlichungen zur Optimierung des Systems Kolben - Kolbenring - Zylinder von Hubkolbenmaschinen auf der Basis der hydrodynamischen Schmiermitteltheorie gibt, ist die Zahl derer die Rotationsmaschinen betreffen gering. Gegenüber den Kolbenringen bei Hubkolbenverdichtern weisen bei Rotationsverdichtern, wie Rollkolben-, Wankel- und Vielzellenverdichtern, die einzelnen Dichtleisten zwischen den Verdichtungskammern während der Rotorumdrehung variable Anstellwinkel gegenüber der Gleitbahn von bis zu +/- 30 Grad auf. Deshalb wird die hydrodynamische Schmiermitteltheorie am Beispiel eines Modellelementes auf stark geöffnete Schmierkeile erweitert. Berechnungen für den stationären Fall zeigen, daß der Einfluß der Trägheitskräfte zu vernachlässigen ist.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Aufbau und Betrieb einer zweistufigen Absorptionswärmepumpe zum Heizen und Kühlen

Aufbau und Betrieb einer zweistufigen Absorptionswärmepumpe zum Heizen und Kühlen von Kern,  Wolfgang
Eine Senkung des gegenwärtigen Energieverbrauchs ist aus mindestens zwei Gründen erforderlich: die Endlichkeit der Ressourcen und die Umweltbelastung. Die drohende Klimaveränderung hat den letzten Punkt inzwischen in den Vordergrund geschoben. Hinzu kommt die Abhängigkeit von den energieexportierenden Ländern. Ein großes Energiesparpotenzial kann durch die gekoppelte Erzeugung von Kraft, Wärme und Kälte erschlossen werden. Neben dem wohlbewährten Verfahren der Kraft-Wärme-Kopplung in Heizkraftwerken oder motorisch getriebenen Kleinkraftwerken mit Energieeinsparungen von etwa 30% gibt es inzwischen auch schon erfolgreiche Beispiele Kraft-Kälte-Kopplung. Hierbei wird die Abwärme von Gasturbinen oder Motoren durch Absorptionsmaschinen zur Kälteerzeugung genutzt. In dieser Arbeit wird über eine Absorptionsanlage berichtet mit der sich sowohl Kälte als auch Nutzwärme erzeugen lässt. Die Absorptionskältemaschine hatte bereits 1980 in Japan als Klimaanlage schon 77% des Marktes für Anlagen über 300kW Kälteleistung erobert (Kurosawa und Yoshikawa 1982) Diese hocheffiziente Kältemaschine kann mit Dampf oder Heißwasser von ca. 160°C oder auch direkt mit Gas befeuert werden und erreicht Kälteleitzahlen um 1.3. Die gasgefeuerten Anlagen erreichten 1980 einen Verkaufsanteil von 75%. Die Abwärme dieser Anlage fällt jedoch nur bei ca. 35°C an und kann deshalb in den meisten Fällen nicht genutzt werden. Im Winter wird bei der gasgefeuerten Variante nur der Brenner verwendet, um Heizwärme auf herkömmliche Art und Weise mit Heizzahlen von 0.8 bis 0.9 zu erzeugen. Dabei wird auf jeden Wärmepumpeneffekt verzichtet. Die in dieser Arbeit vorgestellte Absorptionsanlage kann gleich zeitig Kälte und dazu Wärme von über 70°C für Heißwasser und Heizung abgeben. Damit werden im Vergleich zur getrennten Erzeugung der Kälte und Wärme hohe Energieeinsparungen erzielt. In Analogie zur „double-effect“-Kältemaschine wurde dieser Betriebsmodus mit gleichzeitiger Kälte- und Wärmeerzeugung durch einen größeren Temperaturhub „double-lift“-Wärmepumpe genannt. Die Anlage ist so aufgebaut, dass durch Schalten zweier Vierwegemischer im Wärmeträgerkreislauf zwischen den Betriebsmoden “double-effect“ und der “double-effect“/“double-lift“-Anlage erschließt damit neue Anwendungsbereiche: Im gewerblichen Beeich, vor allem in der Lebensmittelindustrie, wird zusätzlich zu Kaltwasser praktisch immer Heißwasser benötigt. Im Vergleich zu getrennter Erzeugung verspricht diese Wärme-Kälte-Kopplung bis zu 30% Energieeinsparung.
Aktualisiert: 2020-03-05
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Untersuchungen zum Raumklimatisierungskonzept. Deckenkühlung in Verbindung mit aufwärtsgerichteter Luftführung

Untersuchungen zum Raumklimatisierungskonzept. Deckenkühlung in Verbindung mit aufwärtsgerichteter Luftführung von Külpmann,  Rüdiger
In thermisch höher belasteten Räumen ist es sinnvoll, die Raumkühlung und Lüftung mit getrennten Systemen durchzuführen. Dabei versprechen Kühldecken für die Kühlung des Raumes gute Behaglichkeit. Genaue Kenntnisse über den Wärmeaustausch an Kühledeckenflächen lagen bisher nicht vor. Hauptziel dieser Arbeit war es daher, diese Wärmeübertragungsverhältnisse zu untersuchen. Bei der experimentellen Bestimmung der konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten an der hier untersuchten glatten Kühldeckenfläche zeigte sich, dass Details der gewählten Versuchsordnung wesentlichen Einfluss auf die Grenzschichtströmung unter der Deckenfläche ausüben. Danach ist die Verwendung von Punktwärmequellen im Raum notwendig, um praxisrelevante Verhältnisse nachbilden zu können. Für die Bestimmung der Kühlleistungsdichte von Kühldecken bzw. für ihre Auslegung ist es günstig, als raumseitige Referenztemperatur die Raumlufttemperatur zu verwenden. Diese Temperatur ist bei der Projektierung bereits bekannt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass der mit praxisrelevanten Wärmequellen gefundene Zusammenhang von Kühlleistungsdichte und Temperaturdifferenz zwischen der Raumluft und der Deckenoberfläche auch auf Fälle mit deutlich anderen Wärmequellen und Raumgeometrien anwendbar ist, da die empfundenen Temperaturverhältnisse in den Räumen vergleichbar bleiben. Die ebenfalls untersuchte Raumtemperatur (in Deutschland häufig auch als „empfundenen Temperatur“ bezeichnet) als raumseitige Referenztemperatur ist von der Raumgeometrie und der Position und Oberflächentemperatur der inneren Wärmequellen beeinflusst und eignet sich daher wenige gut zur allgemeingültigen Darstellung der Kühlleistungsdichte. Die Auswertung der durchgeführten Versuche mit praxisrelevanten Wärmequellen nach den Behaglichkeitskenngrößen zeigte, dass bei einer Raumklimatisierung mit Kühldecken und aufwärtsgerichteter Luftführung mit turbulenzarmer freier Verdrängungsströmung thermische Behaglichkeit auf hohem Niveau bei Kühllastdichten bis 100 W/m² sichergestellt werden kann.
Aktualisiert: 2020-03-05
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Kriterien zur Auswahl von Arbeitsstoffgemischen für Absorptionsprozesse und erste Auswahlmessungen

Kriterien zur Auswahl von Arbeitsstoffgemischen für Absorptionsprozesse und erste Auswahlmessungen von Nowaczyk,  Ursula
Die vorliegende Arbeit berichtet über Untersuchungen von ausgewählten Stoffpaaren im Hinblick auf ihre thermophysikalischen Eigenschaften und zeigt weiterhin, wie durch molekulartheoretische Überlegungen geeignete Kombinationen von Arbeitsstoffen mit Löslichkeiten gefunden werden können. Löslichkeit wird erheblich durch die intermolekularen, als Löslichkeitsparameterkomponenten δd, δp und δh von organischen Lösungsmitteln wird vorgeschlagen und in einem dreidimensionalen Diagramm dargestellt. Zur weiteren Charakterisierung der Arbeitsstoffe wird der Zusammenhang mit anderen Wechselwirkungsparametern erläutert. Aufgrund dieser Überlegungen wurden Trifluorethanol (TFE) und Hexafluorisopropanol (HFIP) für weitere Untersuchungen ausgesucht. Geeignete Absorptionsmittel mit stabilem Molekülbau und hohen Siedepunkt wurden bei den organischen Heterozyklen gefunden. Als Lösungsmittel interessieren daher die zyklischen Derivate der N-alkylierten Harnstoffe, Lactame, Oxazolidinone, Morpholine, Carbonate und Sulfone. Die untersuchten Stoffpaare sind Kombinationen von HFIP als Kältemittel mit den Lösungsmitteln Dimethylpropylenurea (DMPU), N-Formylmorpholin (NMF), Tetraethylglykol-dimethylether (DTG), Sulfolan (Sul) und Propylencarbonat (PC) sowie TFE als Kältemittel mit den Lösungsmitteln Dimethylethylenurea (DMEU), DMPU und N-Methyl-ε-caprolctam (NMC), die dem bereits früher untersuchten NMP/7,8/ gegenübergestellt werden. Mit den vorläufigen Dampfdruckdiagrammen wurde das Leistungsverhalten einer Anlage abgeschätzt. HFIP und TFE sind Niederdruckarbeitsmittel und zeichnen sich in Verbindung mit den genannten Lösungsmitteln durch einen niedrigen spezifischen Lösungsumlauf aus. Nachteilig bleibt bei TFE der geringe Siedepunktabstand zu seinen Lösungsmitteln und die dadurch erforderliche Rektifikation sowie seine Toxizität, während bei HFIP die Siedepunktabstände gegenüber seinen Lösungsmitteln zum Teil deutlich über 200 K liegen, so dass keine Rektifikation erforderlich scheint. Außerdem ist HFIP von nur geringer Toxizität. Sein hoher Erstarrungspunkt von -4°C begrenzt seine Verwendungsmöglichkeiten in Kälte- und Wärmepumpensystemen, lässt es jedoch für die Wärmetransformation besonders geeignet erscheinen. Die Kältemittel TFE und HFIP sind als nicht ozongefährdend einzustufen Für diese Stoffpaare wurde die thermische Stabilität bestimmt. Außerdem wurden Dampfdruck-, Dichte-, Viskositäts- und Phasengleichgewichtsmessungen durchgeführt.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Verallgemeinerte Darstellung des Verhaltens isothermer Freistrahlen

Verallgemeinerte Darstellung des Verhaltens isothermer Freistrahlen von Sefker,  Thomas
In der Lüftungs- und Klimatechnik werden zur Einbringung aufbereiteter Luft in den Raum die verschiedensten Luftführungssysteme mit den unterschiedlichsten , an die jeweiligen Anforderungen angepaßten Luftdurchlässen eingesetzt. Die Auslegung dieser Anlagen basiert auf den abzuführenden Raumlasten, bzw. aus den daraus resultierenden Luftfördermengen.
Aktualisiert: 2020-03-05
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Absorptionswärmetransformator mit hohem Temperaturhub

Absorptionswärmetransformator mit hohem Temperaturhub von Riesch,  Peter
In der vorliegenden Arbeit wird ein zweistufiger Absorptionswärmetransformator mit hohem Temperaturhub zur Aufwertung von Wärme experimentell und theoretisch untersucht. Während der industriell bereits vielfach eingesetzte einstufige Wärmetransformator in seinem Temperaturhub auf ca. 40K beschränkt ist, konnte bei den experimentellen Untersuchungen des zweistufigen „Double-Lift“-Wärmetransformators mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser/Lithiumbromid diese Einschränkung überwunden werden. Es konnte ein Temperaturhub auf über 60K erzielt werden Die aufgebaute Versuchsanlage lieferte aus 100kW Antriebswärme mit 85°C eine Nutzdampfleistung von 32kW bei 145°C, entsprechend einem Wärmeverhältnis von 0,32 Ferner konnte ein völlig stabiles, sehr leicht zu regelndes und zuverlässiges Betriebsverhalten dieses zweistufigen Wärmetransformators nachgewiesen werden, das auch in Lastwechselzuständen als sehr gut bezeichnet werden kann. Auch das Anfahren der Anlage vom kalten Zustand in einen stationären Betriebspunkt war innerhalb von 30 Minuten ohne Schwierigkeiten möglich. Das untersuchte Konzept der Leistungsregelung durch einen gewichteten Temperaturhub als Regelgröße für die Kühlwassertemperatur erwies sich als erfolgreich. So konnte bei plötzlichen Lastwechseln um 50% innerhalb von 5 bis 10 Minuten eine Anpassung des Wärmetransformators an einen neuen stationären Betriebszustand erzielt werden. Bei der ausführlichen Untersuchung von Teillast- und Lastwechselzuständen im Bereich von 35 bis 10kw Nutzleistung zeigte sich, dass das Wärmeverhältnis nur schwach vom Lastzustand abhängt: So verringerte sich das Wärmeverhältnis z.B. bei halber Leistung nur um 10% von 0.32 auf 0.29. Durch dieses gute Teillastverhalten kann der Wärmetransformator auch bei Industrieprozessen mit stark wechselnden Prozessleistungen noch effektiv eingesetzt werden.
Aktualisiert: 2019-02-28
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DKV-Verbundvorhaben – Minderung von FCKW-Emissionen in der Kälte- und Klimatechnik

DKV-Verbundvorhaben – Minderung von FCKW-Emissionen in der Kälte- und Klimatechnik von Hahne,  E., Kruse,  Horst, Laue,  H J, Prandner,  E.
Das sechste Statusseminar des vom BMFT geförderten DKV-Verbundvorhabens „Minderung von FCKW-Emissionen in der Kälte- und Klimatechnik“ fand am 15. Oktober 1992 in Bonn statt. Aufgabe und Ziel der Statusseminare sind Berichte und Diskussionen über den Stand der einzelnen Vorhaben. Im Mittelpunkt stand darüber hinaus die Lösung des R22-Problems in der Kälte-, Klima- und Wärmepumpentechnik. Die Teilnehmer waren sich einig, daß für einen problemlosen Übergang von R 22 zu geeigneten Ersatzlösungen – vor allem in der am meisten betroffenen Gewerbe- und Transportkälte – mögliche Lösungswege bis spätestens 1995 in Demonstrationsanlagen praktisch erprobt werden. Ohne Frage kann hier das Verbundvorhaben einen wichtigen Beitrag leisten. Herr Dr. Bellmann vom Projektträger Umweltschutztechnik der DLR berichtete über die Ergebnisse des R 22-Workshops am 22. September 1992, bei dem Vertreter der Kältemittel-, Komponenten- und Anlagenhersteller, der zuständigen Ministerien BMFT und BMU, des Bundesumweltamtes, der gewerblichen Kältefachbetriebe und des DKV mögliche Entwicklungsrichtungen für den Ersatz von R 22 diskutierten. Neben halogenfreien Kohlenwasserstoffen und Ammoniak, die auf Grund·der Brennbarkeit und der damit zusammenhängenden Produkthaftung sowie aus Sicherheitsgründen nur unter bestimmten Voraussetzungen einsetzbar sind, kommt der Entwicklung und Erprobung geeigneter, nicht brennbarer Gemische. aus den teilhalogenierten Kohlenwasserstoffen R 32, R 125, R 134a und R 143a als Ersatz von R 22 und R 502 besondere Bedeutung zu. Die gegenwärtigen Entwicklungs-tendenzen wurden von Herrn Prof. Dr. Kruse für den Workshop zusammengestellt und im DKV-Statusbericht Nr. 11 veröffentlicht. Obwohl die führenden Kältemittelhersteller an entsprechenden Entwicklungen arbeiten, sind zusätzliche Untersuchungen der Stoffdaten und Eigenschaften der Gemische, Anpassungen der Kälteanlagenkomponenten an diese Gemische sowie die praktische Erprobung in Demonstrationsanlagen unbedingt erforderlich. Herr Kruse forderte deshalb in seinen ergänzenden Bemerkungen zum Bericht von Herrn Dr. Bellmann die Kältemittel-, Anlagen- und Komponentenhersteller, aber auch die gewerblichen Kälte-fachbetriebe auf, durch aktive und finanzielle Beteiligung am Verbundvorhaben eine Fortsetzung der am 31.12.1992 auslaufenden Förderung durch das BMFT sicherzustellen, um dieses so erfolgreiche Instrument gezielt zur Lösung des R 22-Problems in der Gewerbe- und Transportkälte einzusetzen. Die bisherigen Ergebnisse des Verbundvorhabens, die wichtige Beiträge vor allem zur Lösung des R 12-Problems geleistet haben, rechtfertigen ohne Frage eine Fortsetzung. ln zusammenfassenden Berichten wurde über den erfolgreichen Abschluß drei weiterer Vorhaben berichtet, die wichtige Erkenntnisse zur Warmeübertragung von R 134a und R 152a sowie des Gemisches R 134a/R 152a an Glatt- und Rippenrohren sowie Rohrbündeln und zum Drossel- und Strömungsverhalten von R 134a mit und ohne Kältemaschinenöle erbrachten. Die Untersuchung über den Einfluß von Öl auf den Wärmeübergang beim Sieden von R 134a sowohl an Draht- und Rohrproben sowie der Wärmeleitfähigkeit von R 134a und R 152a stehen kurz vor dem Abschluß. Auf Grund der R 22-Problematik werden noch ergänzende Messungen der Wärmeleit-fähigkeit von R 32 durchgeführt. Die Entwicklung einer hermetischen NH3-Flüssigkeitskühlanlage zur Verwendung in der Gewerbekälte steht nach wie vor, trotz der Vertragskündigung des bisherigen Projektkoordinators, im Mittelpunkt des Interesses. Die bisherigen Ergebnisse zeigen zufriedenstellende technische Lösungen, die mit einer Erprobung und energetischen Vermessung im Vergleich mit einer konventionellen R 22-Anlage in einem Supermarkt abgeschlossen werden sollen. Ergänzend dazu wurde über erste Ergebnisse einer zu entwickelnden Typenreihe hermetischer NH3-Fiüssigkeitskühlsätze mit Sicherheitseinrichtung im Kälteleistungsbereich von 10 bis 1000 kW durch einen Industriebetrieb in den neuen Bundesländern berichtet. Ohne Frage sind bei der Anwendung von NH3 neben den Sicherheitsanforderungen noch zusätzliche Maßnahmen notwendig, um die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit sicherzustellen. Die Wirtschaftlichkeit spielt auch bei der Entwicklung einer Sorptionskälteanlage für die PKW-Klimatisierung, basierend auf den Naturstoffen Zeolith und Wasser, eine ausschlaggebende Rolle. Die Anlage soll in Elektrofahrzeugen und als heiß- und abgasbetriebene Ventil- bzw. Rotoranlage zum Einsatz kommen. Abschließend wurde über zwei neue, im Rahmen des „Aufschwungs Ost“ bewilligte Vorhaben berichtet, die sich mit dem besonders interessanten Ammoniak-Einsatz zur Flüssigkeitskühlung bei kleinen Kälteleistungen und der Entwicklung von zeotropen FKW-Gemischen als Ersatz von R 22 im Klima­ und Normalkühlbereich befassen.
Aktualisiert: 2021-07-01
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