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Untersuchungen zur Verblockung in Wanderbett-Wärmeübertragern

Naumann, Clemens (2020) Untersuchungen zur Verblockung in Wanderbett-Wärmeübertragern. Bachelor's, TU Ilmenau.

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Abstract

Solarthermische Kraftwerke sind wesentlicher Bestandteil regenerativer Technologien zur Energieerzeugung. In Zeiten des Klimawandels gewinnen diese Energiequellen zunehmend an Bedeutung. Um die Effizienz dieser Kraftwerke zu maximieren, sind hohe Prozesstemperaturen erforderlich. Damit diese erreicht werden können, werden hochtemperaturstabile Wärmeträgermedien benötigt. Vielversprechend dafür ist die Benutzung von Sinterbauxit in Form von kleinen keramischen Partikeln als Wärmeträger- und Speichermedium. Um die gespeicherte Wärme zu entkoppeln, können Wanderbett-Wärmeübertrager (WBWÜ) verwendet werden. Diese bestehen aus horizontal angeordneten Rohren, in denen Wasser aufgrund der äußeren Umströmung mit heißen Partikeln verdampft wird. Bei hinreichend kleinen Rohrabständen kann es zu Verblockungen im Schüttgut kommen, welche zu unkontrolliertem Leistungsabfall des Wärmeübertragers führen. Um diesen kritischen Abstand zu bestimmen, werden in dieser Arbeit Verblockungsuntersuchungen an einem Teststand durchgeführt, bei denen der Massenstrom in Abhängigkeit einer variablen Rohranordnung gemessen wird. Zusätzlich wird der maximale Massenstrom für verschiedene Rohrabstände gemessen, um die zukünftige Dimensionierung von WBWÜs zu optimieren. Die Ergebnisse zeigen, dass zwischen Rohren mit einem Durchmesser von 19 mm bei horizontalen Rohrabständen von weniger als 1;7 mm kein kontinuierlicher Partikelfluss möglich ist. Außerdem wird gezeigt, dass es mithilfe der Massenstrom-Messwerte von ausgewählten grö- ßeren Abständen möglich ist, den maximalen Massenstrom für beliebige andere Rohrabstände theoretisch zu bestimmen. Granulare Particle Image Velocimetry (g-PIV) wird zudem an den Stirnseiten der Rohre eingesetzt, um zu zeigen, dass sich die Fließeigenschaften der Partikel in Abhängigkeit des vertikalen Rohrabstands ändern.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/137177/
Document Type:Thesis (Bachelor's)
Title:Untersuchungen zur Verblockung in Wanderbett-Wärmeübertragern
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Naumann, Clemensclemens.naumann (at) tu-ilmenau.deUNSPECIFIED
Date:2020
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:52
Status:Published
Keywords:Wanderbett-Wärmeübertrager, Verblockung, Granulare Strömung, Particle Image Velocimetry
Institution:TU Ilmenau
Department:Institut für Thermo- und Fluiddynamik
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Storage and Cross-linked Infrastructures
HGF - Program Themes:Thermal Energy Storage
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E SP - Energy Storage
DLR - Research theme (Project):E - Thermochemical Processes (Storage)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Engineering Thermodynamics > Thermal Process Technology
Deposited By: Hertel, Julian
Deposited On:17 Nov 2020 09:46
Last Modified:17 Nov 2020 09:46

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