Die im Rahmen des Verbundvorhabens COOREFLEX-Turbo in AP3.4.1a&b entwickelten komplexen Tu-Modelle zur Berechnung von Wärmeübergängen und Druckverlusten in Kühlkonfigurationen sollen durch eine verbesserte Modellierung stark wirbelbehafteter Innenströmungen ergänzt werden. Zusätzlich zu den klassischen Kühlkanalkonfigurationen sollen auch Konfigurationen mit starken Variationen zwischen engen Teilbereichen mit kleinen Wirbelskalen und großen Räumen mit großen Wirbelskalen untersucht werden. Vorliegende Messungen sollen möglichst realitätsnah, d.h. ohne die weit verbreiteten vereinfachenden Approximationen, auch unter Einsatz von konjugierten Verfahren nachgerechnet werden. Diese Erkenntnisse sollen dann auf reale Bauteile unter typischen Betriebsbedingungen übertragen werden, um die Qualität und Effizienz der Auslegungen zu steigern. Die Prozesskette für die thermische Auslegung und Analyse soll im Sinne 'Robust Design' erweitert werden, um automatisierte bzw. teilautomatisierte Sensitivitätsanalysen durchführen und auswerten zu können. Durch den Einsatz geeigneter Optimierungsverfahren, soll die Durchlaufzeit halbiert werden. Untersuchung vorhandener Vorgehensweisen und Modellansätzen für Konfigurationen mit großen Wirbelstrukturen und großen Längenskalenunterschieden - Auswahl typischer Modellkonfigurationen - Durchführung von Rechnungen mit schrittweise höherwertiger Modellierung - Untersuchung der Einflussfaktoren (Netzfeinheit, Geometrievariationen) Automatisieren der thermischen Analysen für gekühlte Schaufeln zur Durchführung von Sensitivitätsanalysen und Parameterstudien, sowie deren automatisierte Auswertung - Auswahl eines geeignete Optimierungssystems (z.B. Opus, ProSi, ') - Prozessabläufe für Automatisierung anpassen und Testen der Prozessabläufe - Relevante Parameter für die Auswertung identifizieren und festlegen - Koppelung mit dem Optimierungssystem und Automatisierung der Auswertung.
Die Druckverluste raumlufttechnischer Anlagen haben einen signifikanten Einfluss auf den Energiebedarf von Gebäuden. Das Kernziel des Verbundvorhabens ist die Energieeffizienzsteigerung von raumlufttechnischen Anlagen durch eine Optimierung des Druckverlustes der Einzelkomponenten, eine bessere strömungstechnische Abstimmung der Einzelkomponenten aufeinander sowie das Einsparen einzelner Komponenten durch Integration der Funktion in bereits vorhandene Komponenten. Ein weiteres Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung vereinfachter Berechnungsmethoden und die Integration dieser Methoden in einen Rechenkern eines Planungstools. Arbeitspaket AP1: Erfassung der Druckverluste in aktuellen Komponenten: Die Druckverlustbeiwerte von Komponenten und Kombinationen mehrerer Einzelwiderstände werden systematisch in experimentellen Messungen mit elektronischen Präzisions-Mikromanometern bestimmt. AP2: Optimierung von Einzelkomponenten. AP3: Planungswerkzeug zur Bestimmung des Gesamtdruckverlustes: Zusätzlich finden moderne Methoden numerischer Strömungssimulation Verwendung. Neben etablierten Lösungsverfahren wie RANS (Reynolds-Averaged-Navier-Stokes) werden detailliertere Methoden wie LES (Large-Eddy-Simulation) und DNS (Direct-Numerical-Simulation) angewendet. Die Ergebnisse der Strömungssimulation werden durch die experimentellen Messdaten für eine bessere Genauigkeit der Simulation validiert. AP4: Energetische Bewertung der Komponentenoptimierung. AP5: Leitfadenerstellung, Planungswerkzeug und Pilotanlagen. RWTH-Aachen ist schwerpunktmäßig an AP2, AP3 sowie an AP1,4 und AP5 beteiligt.
Es wurden experimentelle Untersuchungen an 20 Waermeuebertragermodellen mit Ovalrohr bei verschiedenen Rohranordnungen und Lamellenteilungen durchgefuehrt. Die Messungen von Waermeleistung und Druckverlust erfolgten am bestehenden Waermeuebertragerpruefstand. Der aeussere Waermeuebergang wurde berechnet, die Ergebnisse in Diagrammen dargestellt.
Im Rahmen eines längerfristig angelegten Forschungsvorhabens waren die Grundlagen eines konditionierten Trockenrauchgasreinigungsverfahrens für den Einsatz in kleineren und mittleren Feuerungsanlagen zu erarbeiten, wobei die Rauchgase bei Temperaturen um 100 Grad C durch eine angefeuchtete Kalkhydratschicht geleitet wurden, die als Filterschicht an ein geeignetes Filtermittel angelagert wird. An einer Modellanlage wurde der Einfluß der Gaskomponenten Wasserdampf, CO2 und HCl auf das Druckverlust- und SO2-Abscheideverhalten untersucht. Die Druckverluste sinken für alle untersuchten Temperaturen (70, 90, 110 Grad C) mit steigender Gasfeuchte stark ab. Mit wachsender Feuchte ergeben sich viskositätsbereinigte Druckverlustabsenkungen von bis zu 70 Prozent. Die SO2-Abscheidung verbessert sich deutlich mit steigender Gasfeuchte. CO2 besitzt nur geringen Einfluß auf das Abscheideverhalten, die Anwesenheit von HCl führt durch die Bildung hygroskopischen Calciumchlorides zu SO2-Abscheideraten von über 90 Prozent bei einem niedrigen stöchiometrischen Verhältnis und hoher relativer Feuchte. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens deuten auf ein einfaches und preiswertes Rauchgasreinigungsverfahren hin, das bei Temperaturen unter 100 Grad C betrieben werden kann. Durch Einstellung günstiger Betriebsbedingungen können Energiekosten durch niedrigere Druckverluste und Entsorgungskosten durch bessere Umsatzraten eingespart werden. Die Erkenntnisse sollen in einem anschließenden Forschungsprojekt an einer Pilotanlage vertieft werden, um zu belastbaren Auslegungsgrundlagen für Anlagen technischen Maßstabes zu gelangen. Neben den experimentellen Untersuchungen wird die Abscheidung von Schwefeldioxid an Kalkhydratpartikeln unter Berücksichtigung von Strukturveränderungen des Feststoffes modelliert.
Entwicklung einer praxisgerechten Messtechnik zur Messung von Druckverlusten in Gasstroemungen mit Drallstroemung. Einsatz von Leitapparaten zur Reduzierung des Zyklondruckverlustes.