FG Thermische Energietechnik
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BTU
First modeling results of an advanced pressurized alkaline electrolyzer for hydrogen production
(2012)
Alkalische Druckelektrolyse - Schlüsseltechnologie für zukünftige Energie- und Speicherkonzepte
(2012)
Numerical simulations using the Two Fluid Model are performed for gas-solid bubbling fluidized beds. The possibility to detect disturbances in the fluidization process is investigated by common analysis of pressure fluctuations and variation of the computational domain. Additionally the influences of different particle sizes and superficial gas velocities are studied. The results are compared with bubble properties obtained from a digital image analysis technique
In der vorliegenden Arbeit werden die Modellierung und die numerische Simulation vonStrömung, Wärme- und Stofftransport zur Abbildung eines Trocknungsprozesses vonBraunkohlepartikeln in einer blasenbildenden Wirbelschicht behandelt. Hierbei wird dasEuler–Euler Two Fluid Model zugrunde gelegt und die Beschreibung des Fließverhaltensder Feststoffphase mittels der Kinetic Theory of Granular Flow realisiert. Ausgehend voneinem Überblick zum aktuellen Stand der Forschung wird der Bedarf nach einer geeigne-ten Konfiguration von Modellparametern und Submodellen hinsichtlich der Strömungs-modellierung sowie nach der Implementierung eines Trocknungsmodells abgeleitet und alsZielsetzung formuliert.Experimentelle Voruntersuchungen an einer Wirbelschichtanlage im Labormaßstab schaf-fen die Datenbasis für die spätere Validierung des Modells. Dabei erfolgt zunächst eineBetrachtung einzelner Zustandspunkte von diskontinuierlichen Trocknungsprozessen, umdie darin auftretenden, strömungstechnischen Veränderungen zu quantifizieren. Zur Be-wertung werden die makroskopischen Eigenschaften sowie Charakteristiken meso- undmikroskaliger Strömungstrukturen herangezogen, die sich aus der Analyse von Druckfluk-tuationen ergeben. Des Weiteren werden die Trocknungsverläufe mehrerer Chargen fürverschiedene Betriebsparameter aufgezeichnet.In einem ersten Untersuchungsschwerpunkt werden ausschließlich strömungsmechanischeAspekte fokussiert. Auf Basis umfangreicher Sensitivitätsanalysen zu den Einflüssen derrheologisch relevanten Parameter, der Impulsaustauschfunktion einschließlich der Parti-kelsphärizität und der Randbedingungen für Behälterwand und Gaseinlass, sowie durchVergleiche mit den experimentellen Daten wird eine Parameterkonfiguration des Strö-mungsmodells vorgeschlagen. Die damit erzielten Ergebnisse sind insgesamt zufriedenstel-lend und geben die beobachteten Veränderungen im Trocknungsprozess korrekt wieder.Ursachen für bestehende Abweichungen zum Experiment werden diskutiert.Im zweiten Untersuchungsschwerpunkt wird der gesamte Trocknungsprozess betrachtet.Hierzu werden Wärme- und Stofftransportmechanismen innerhalb des Modells berücksich-tigt, wobei die eigens implementierte Trocknungskinetik auf Ebene der Partikel ansetzt.Die Einflüsse der Sphärizität und zwei verschiedener Formulierungen zur Berechnung derWärme- und Stoffübergangskoeffizienten werden untersucht. Für den favorisierten Para-metersatz werden die Simulationen mit einem expliziten Vorwärtsverfahren gekoppelt,wodurch die Trocknungsverläufe auf makroskopischer Zeitskale approximiert und somitmit den experimentellen Daten verglichen werden können. Es wird gezeigt, dass das vor-geschlagene Gesamtmodell die Trocknungsverläufe bei niedrigen bis mäßigen Leerrohrge-schwindigkeiten zuverlässig abbilden kann. Auftretende Diskrepanzen werden diskutiertund weiterer Entwicklungsbedarf abgeleitet.V
A Lignite Fired Combined Cycle Heat and Power Plant using Presssurized Fluidized Bed Combustion
(1997)
Renewable energy sources are becoming a greater component of the electrical mix, while being significantly more volatile than conventional energy sources. As a result, net stability and availability pose significant challenges. Energy-intensive processes, such as chlor-alkali electrolysis, can potentially adjust their consumption to the available power, which is known as demand side management or demand response. In this study, a dynamic model of a chlor-alkali membrane cell is developed to assess the flexible potential of the membrane cell. Several improvements to previously published models were made, making the model more representative of state-of-the-art CA plants. By coupling the model with a wind power profile, the current and potential level over the course of a day was simulated. The simulation results show that the required ramp rates are within the regular operating possibilities of the plant for most of the time and that the electrolyte concentrations in the cell can be kept at the right level by varying inlet flows and concentrations. This means that a CA plant can indeed be flexibly operated in the future energy system.
ALVA 20 - Eine Laboranlage zur Untersuchung des Verbrennungsverhaltens in einer O2/CO2-Atmosphäre
(2007)