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Im Bereich der Industriekesseltechnik besteht ein großes Optimierungspotential hinsichtlich der gas- und wasserseitigen Strömungsführung, um die Prozesse effizienter gestalten zu können. Dampferzeuger wurden lange Zeit auf sehr traditionelle Art und Weise ausgelegt. Rechentechnische Modelle zur Beschreibung komplexer Vorgänge lagen kaum vor. Die vorhandenen ermöglichten nur eine stark vereinfachte Darstellung der Wirklichkeit.
Die numerische Berechnung von physikalischen Phänomenen der Strömungsmechanik hat sich zunehmend von einem reinem Hilfsmittel der Wissenschaft zu einem Ingenieurwerkzeug entwickelt. Neben dem Experiment steht damit die CFD-(Computational Fluid Dynamies) Simulation als weiteres Problemlösungswerkzeug zur Verfügung. CFD-Analysen ermöglichen Einblick und damit ein tieferes Verständnis von Strömungs-, Wärme- und Stoffübertragungsvorgängen und weiteren physikalischen Prozessen.
Besonders in der Kesseltechnik liegt ein ausgedehntes Anwendungsgebiet für diese Berechnungsmethoden vor, da
- eine meßtechnische Erfassung relevanter Parameter oft nur eingeschränkt möglich ist und
- hohe meßtechnische Anforderungen durch Hochtemperaturbereiche, korrosive Medien (Gasseite) und Zweiphasenströmungen (Wasser/Dampfseite) gestellt werden.
CFD wird in zunehmendem Maße ein integraler Bestandteil bei der Auslegungs- sowie bei der Optimierungsarbeit bestehender Wärmeübertragungs- und Verbrennungssysteme.
Forschungsprojekte aus den USA und den Niederlanden haben die vielseitige Einsetzbarkeit der Elektrokinetik bereits bewiesen. Erfolgreich eingesetzt wurde die Methode z. B. in den USA als Präventivmaßnahme zum Schutz des Grundwassers im An- und Abstrombereich von Deponien.
Beprobungen von Boden und Grundwasser auf dem Gelände der TFH Wildau ergaben Schadstoffkonzentrationen, die die Grenz-/Richtwerte zum Teil um mehr als das 1000-fache übersteigen. Die größten bisher festgestellten Arsenkonzentrationen betragen 51.000 µg/l (Grenzwert 60 µg/l); an dieser Stelle ist die elektrische Leitfähigkeit des Grundwassers größer als 20.000 µS/cm (Normalwerte liegen zwischen 500 und 1.33 µS/cm). Da insbesondere Arsen in Boden und Grundwasser sehr mobil ist, ist davon auszugehen, daß das Grundwasser in einem größeren Bereich kontaminiert ist. Die Quellorte des Schadstoffeintrags sind z. Z. noch nicht hinreichend erfaßt. Dazu wären z. B. flächendeckende geophysikalische Kartierungen erforderlich.
Vorbereitend dazu wurde im Rahmen des beantragten Projekts eine geophysikalische Untersuchung des Flurstücks 480/2 (ehemaliges Sportplatzgelände) auf dem Gelände der TFH Wildau durchgeführt. Aus den Untersuchungen geht ein unmittelbarer Handlungsbedarf hervor.
Das Grundstück der Technischen Fachhochschule Wildau, Standort Friedrich-Engels-Straße, und anrainende Grundstücke sind ein alter ehemaliger chemischer Industriestandort, auf dem schon vor dem Ersten Weltkrieg chemische Produkte hergestellt wurden. Die oberirdischen Anlagen sind bis auf wenige Gebäude nicht mehr vorhanden. Unterirdisch sind dagegen noch einige Lager- und Leitungselemente und eine erhebliche Abraummenge vorzufinden, die ein gewisses umweltrelevantes Gefährdungspotenzial darstellen.
A cost-effective power cycle shall be developed to supply heat and electricity (co-generation). The aim of this study is to find an appropriate power cycle and working fluid for a friction turbine application. Due to its low production costs, better scalability and low-maintenance requirements, a friction turbine, also known as Tesla turbine, shall be used. In order to find a proper working fluid and estimate the efficiency and power output,a numerical study was performed on five promising working fluids namely Xenon, Argon, Helium, Air and superheated Steam. The simulation model consists of three disks with a diameter of 0,25 m and an outlet diameter of 0,12 mm rotating at constant 10.000 rpm.It is tried to keep the Gap Reynolds number at a constant 73, to ensure a laminar flow regime between the disks. The outcome of the numerical study showed that all working fluids are suitable. The highest efficiency (shaft power / technical power) has been achieved with steam (96%) and a power output of 126 W/gap. The least efficiency with 89% has been realized with air and a Power output of 118 W/gap. The noble gases are in between these fluids.
By comparing the simulation data and taken into account numerical and estimation errors,all five working fluids are at par. Thus, the choice of the working fluid and the power cycle is an economical. While a hot gas air turbine is not as efficient as the steam turbine, the invest and maintenance costs are lower due to less heat exchangers and necessaries like water reconditioningand a phase separator.
Increasing interest in the application of the thermochemical storage or adsorption heat pumps for utilization of industrial waste heat and solar heat stimulated several experimental and theoretical studies on short and long term heat storage (Tchernev, 2001, Mittelbach et al., 2000, Hauer et al.,1999) as well as heat driven heat pumps (Meunier,, 1986, Dieng, and Wang, 2001). However, less attention was paid to the properties of the porous materials such as common zeolites, silica gels or aluminosilicates which are mainly designed for catalysis and adsorption technologies but are not optimized for thermochemical heat storage applications. In recent years some new storage materials were suggested and characterized such as the so called composite adsorbens (Levitskij et al., 1996, Jänchen et al., 2000) which have considerable high storage densities, a low charging temperature but their temperature lift is limited. Very recently (Jänchen, et al., 2002) we suggested the introduction of the AlPO4’s for heat storage and heat transformation purposes. AlPO4’s are zeolites-like microporous materials, which are mildly hydrophilic and may have the potential to close the gap between silica gels and zeolites in respect to the optimization of the adsorption strength of the water and the ability to be desorbed at mild conditions. Those microporous aluminophosphates can be modified by incorporation of some silicon into the lattice to tailor their adsorption properties with respect to the water adsorption/desorption properties. The aim of this paper is to characterize the state of the art of the optimization of those new thermochemical storage materials, based on recent results, as an starting point for a continuation of the this project.
Im Folgenden wird die Entwicklung und Evaluation eines 2,2 kW Tesla Turbinen Prototyps beschrieben. Ausgehend von der konstruktiven Verbesserung der Ein- und Auslassströmung – mit dem Ziel der Steigerung des isentropen Wirkungsgrades – wurde ein Turbinenprototyp gefertigt und auf einem Turbinenversuchsstand erprobt. Hierbei wurde untersucht, ob eine Wirkungsgradsteigerung mit einem Profileinsatz möglich ist. Die gewonnenen Ergebnisse lagen im Erwartungsbereich und zeigten, dass der Profileinsatz zu einer Wirkungsgradsteigerung bei beiträgt.
Die CFD (Computational Fluid Dynamics)-Simulation hat mittlerweile in alle technischen Bereiche Einzug gehalten, in denen die Vorhersage strömungstechnischer Ereignisse relevant ist. Nach wie vor ist allerdings eine Validierung von Rechenergebnissen mit Messdaten unerlässlich, um zu vertrauenswürdigen Simulationsergebnissen zu kommen. Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, dass die am Markt verfügbare CFD-Software darauf ausgerichtet ist, ein möglichst breites Anwendungsspektrum zu bedienen. Die implementierten Berechnungsmodelle müssen im Rahmen der Modellierung durch die Wahl geeigneter Randbedingungen an den zu untersuchenden Anwendungsfall angepasst werden.
This article deals with the development of a laminar thin film at the outlet area of a disk turbine. The increasing relative velocities at the outlet -caused by the expansion of the working fluid and the reduction of the cross- section area- are reducing the turbine efficiency, resulting in a lower power output and a higher fuel consumption. To overcome this, a certain amount of the working fluid shall condensate at the disk wall propagating a laminar thin film. Within the liquid film higher shear forces will be transported and therefore the power transfer to the disk optimized. Furthermore, and most important, due to the differences in the specific volume between the liquid and the gaseous phase, the volume flow of the gaseous phase is reduced and therefore the relative velocities are effectively reduced, resulting in a higher turbine efficiency.
Holzgas-Blockheizkraftwerke für Holz und Holzabfälle : Konzepte - Technik - Betriebserfahrung
(1997)
In der Energiepolitik sind für die Zukunft Ziele gesteckt, die keinen unmittelbaren wirtschaftlichen Gewinn erkennen lassen. Dazu gehört die Reduzierung der C02-Emissionen, um den Treibhauseffekt zu mindern und die Erschliessung neuer Energiequellen, die notwendig sind, um langfristig die Energieversorgung zu sichern. Die Vorräte an fossilen Energieträgern sind begrenzt. Auf der Suche nach anderen Energieträgern bieten sich Reststoffe aus der Produktion an. Diese Reststoffe verfügen oft über einen ausreichenden Heizwert, so daß sich die energetische Nutzung lohnt. Auf der anderen Seite stellen sie ein Entsorgungsproblem dar, weil die Deponiekapazitäten nicht ausreichen bzw. ihre Deponierung nach dem Gesetz nicht mehr erlaubt ist. Für neue Energieträger müssen neue Energiewandler entwickelt werden. Dabei sind Maschinen, die die hochwertige Energie Strom erzeugen, besonders interessant.
Die erforderliche Technik für die Aufgaben der Zukunft muß rechtzeitig entwickelt sein, damit sie zur Verfügung steht, wenn sie gebraucht wird. Der für diese Entwicklung nötige Freiraum ist nur sehr begrenzt. Die Kriterien für die Förderung neuer Techniken sind nicht nach den langfristigen Notwendigkeiten ausgerichtet, sondern orientieren sich an dem kurzfristigen Erfolg.
Die Auslieferung von Schmier- und Lösemitteln im Bereich der Chemie und der Verfahrenstechnik wird von den meisten Herstellern in Sicken-Spundfäßern durchgeführt. Diese Fässer sind aus dünnwandigem, profiliertem Stahlblech gefertigt, besitzen an der Stirnseite zwei Spundlöcher und in der Regel ein Fassungsvermögen von ca. 200 1. In diesen Fässern werden vor allem Flüssigkeiten und Dispersionen, also primär fließfähige Stoffe transportiert.
Bedingt durch Wandanhaftung und andere technische Bedingungen kommt es nie zu einer vollständigen Entleerung der Fässer. Abhängig von Art und Beschaffenheit des Lösemittels sowie der Sorgfalt bei der Entleerung, kann von einer durchnittlichen Restmenge von ca. 0,5 - 1 1 Flüssigkeit pro Faß ausgegangen werden. Diese Menge kann sich noch erheblich erhöhen, wenn Lackschlämme oder pastöse Stoffe in den Fässern enthalten waren.
Es ist abzusehen, daß in näherer Zukunft neue Vorschriften hinsichtlich der Rückgewinnung und des Umgangs mit Lösemitteln erlassen werden. Dabei ist auch mit einer weiteren Verschärfung der Auflagen für den Umgang und die Entsorgung mit Lösemittelresten zu rechnen.