Entwicklung eines Teststandes zur Bestimmung von Partikelabrieb in solaren Partikelreceivern

Kurzfassung

Solarturmkraftwerke mit (Zentrifugal-) Partikelreceivern nutzen etwa 1 mm große keramische Partikel aus gesintertem Bauxit als Wärmeträgermaterial zur solaren Energiegewinnung. Durch Absorption eintreffender konzentrierter Solarstrahlung erwärmen sich die Partikel bis zu einer Temperatur von 1000 °C. Im Betrieb werden die Partikel durch die Zentrifugalkraft an die Zylinderwand gepresst und bilden einen dünnen Partikelfilm, der sich nach unten bewegt. Dabei kommt es zu Relativbewegungen und zu Kontakten zwischen den Partikeln, wodurch Partikelabrieb erzeugt wird. Inhalt dieser Arbeit ist daher die Entwicklung eines Teststandes zur Bestimmung von Partikelabrieb mit dem Ziel, Erkenntnisse über den massenanteiligen Partikelabrieb zu gewinnen. Aus der Erstellung einer Anforderungsliste und dem Vergleich verschiedener Konzepte ergibt sich die Ringscherzelle als geeignetes Teststandskonzept. Mit Hilfe der Ringscherzelle kann der Partikelabrieb bei verschiedenen Kräften, Geschwindigkeiten und Temperaturen bestimmt werden. Nach der Auslegung und Dimensionierung des Probenraums, der zur Aufnahme der Partikel dient, erfolgt die Konstruktion der zugehörigen Baugruppe. Für das Aufheizen der Partikelprobe werden mehrere Heizmethoden mittels FEM (Finite-Elemente-Methode) verglichen. Aufgrund der Ergebnisse werden Flachheizer zum Aufheizen empfohlen.