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.
Objective: Preliminary tests on a laboratory scale proved that the drag-depending pressure loss in pipe flows can noticeably be reduced by applying hydrous tenside solutions. The maximum reduction in pressure loss achievable for a turbulent flow in straight pipe sections is about 90 per cent. The drag reducing effect can be used in existing district heating systems for saving pump current or for increasing supply capacity. When planning new district heating systems, investment costs can be saved by the application of drag reducing additives since, in this case, system elements (pipes, fittings, measuring sensors, etc.) of smaller nominal diameters can be installed. General Information: In 1988 and in 1990 two field tests were carried out in a transport pipe of the district heating system of the Saar region. In both large-scale tests, it was checked by specified test programmes whether the laboratory tests could be transferred to real site conditions (scale of approx. 1:20) and individual system elements were tested, such as heat exchangers, pumps, pipe bends and flow meters. Within the framework of these tests, volume flow rates, temperatures and concentrations of drag reducing additives were varied in order to determine the optimum application range and the optimum tenside efficiency. Achievements: In the period from September to October 1988, the drag reducing additive 'dobone' was applied in a 1.2 km long pipe section between the combined heating and power station Fenne and the central station Volklingen. The pipe had a diameter which is typical for transport systems, i.e. DN 450. The applied drag reducing additive showed a marked influence on the pressure loss in the pipeline. However, its drag reducing effect was available exclusively in the temperature range between 90 and 140 deg. C, so that the pressure loss could only be reduced in the flow pipe of the district heating system. A second drag reducing additive, i.e. an additive consisting of the substances dobone G and sodium salicylate, has been developed in cooperation with HOECHST AG. In laboratory tests this additive has a drag reducing effect within a temperature range of 55-140 deg. C which is relevant for district heating systems. In the period from September to October 1990, this additive was again applied in the pipe section between the combined heating and power station Fenne and the central station Luisenthal. During this test an average pressure loss reduction of 50 per cent was observed; the pressure loss reduction for straight pipe sections even amounted to 75 per cent - 90 per cent. The drag reducing additive was effective both in the flow and in the reflux transport pipe. After the applied concentrations of dobone G and sodium salicylate (NaSal) had been varied, the following concentration values were stipulated for future tenside dosings: dobone G = 1,500 wppm sodium salicylate = 720 wppm Given the above-mentioned concentrations of substances, there will nearly be a...
Im Forschungsvorhaben werden Untersuchungen an 6 m langen Rohren in einem Parameterbereich durchgefuehrt, der die moeglichen Dampfzustaende fuer den Dampferzeuger zur Rohrgaskuehlung beim GuD-Kraftwerk mit Kohlevergasung abdeckt. Ziel des Vorhabens ist das Erstellen von Rechenverfahren, die die Berechnung der Rohrwandtemperatur und des Druckverlustes sowohl fuer glatte Rohre bei ungleichfoermiger Beheizung ueber den Rohrumfang, als auch fuer geneigte, glatte Rohre sowie fuer senkrecht angeordnete innengerippte Rohre mit gleichfoermiger Beheizung ueber den Rohrumfang erlauben. Das Vorhaben dient der Erhoehung der Auslegungssicherheit und -genauigkeit von Dampferzeugersystemen, insbesondere im Zusammenhang mit der Einfuehrung neuer Technologien auf dem Kraftwerkssektor wie Kohlevergasung und Wirbelschichtfeuerung.
Ermittlung der Trenneigenschaften technischer Filtermedien, insbesondere von Tiefenfiltern. Messung von Trenngrad und Druckverlust fuer unterschiedliche Staubarten und bei unterschiedlichen Beladungszustaenden der Filter. Untersuchung des Einflusses der Packungsdichte bzw. der Packungsstruktur auf das Abscheideverhalten einer Filterschicht. Vergleich vorhandener mathematischer Modelle zur Berechnung des Einzelfaserabscheidegrades mit den Ergebnissen aus den Fraktionsabscheidegradmessungen von Filterschichten. Formulierung von Berechnungsgleichungen fuer Faserfilter.
Steigende Energiepreise, die Anforderungen des Klimaschutzes und nicht zuletzt die im März 2001 von der Bundesregierung verabschiedete Energieeinsparungsverordnung lassen Anlagen zur Nutzung der Sonnenenergie immer wichtiger und selbstverständlicher werden. Für die thermische Nutzung der Solarenergie mit dem Prozeßmedium Luft (Luftkollektoren) gibt es auf dem deutschen Markt jedoch nur wenige Anbieter. Die Ergebnisse der Untersuchungen zu den Einsatzmöglichkeiten von Luftkollektoren zeigen, daß bei gründlicher Analyse der Einsatzbedingungen und entsprechender Anlagenplanung ein wirtschaftlicher Betrieb derartiger Anlagen möglich ist. Bei niedrigen Kollektortemperaturen und optimalen Strömungsgeschwindigkeiten können maximale Wirkungsgrade erreicht werden. Aufgrund der relativ niedrigen Prozeßtemperaturen sind Trocknungsprozesse in der Land- und Forstwirtschaft (Getreide- und Heutrocknung, Trocknung von Holzhackschnitzeln) und die kontrollierte Wohnungslüftung bzw. Luftheizung für die solare Lufterwärmung besonders geeignet. Da das solare Angebot nur periodisch zur Verfügung steht, diese Prozesse jedoch kontinuierlich ablaufen, sind zusätzlich konventionelle Wärmeerzeuger oder entsprechende Speicher vorzusehen. Erläuterungen zur Gestaltung und Dimensionierung von Luftkollektoren werden dargelegt. Besondere Bedeutung hat dabei die Gestaltung des Absorbers, der einerseits den solaren Strahlungsbedingungen und andererseits strömungstechnischen Anforderungen genügen muß. Im Ergebnis dieser Untersuchungen und weiterer Optimierungen entstanden mehrere Prototypen. An einem Ausführungsbeispiel wird die Aufstellung der Luftkollektoren auf einem Schrägdach dargestellt Die messtechnischen Untersuchungen an den Prototypen erfolgten an einem zu diesem Zweck errichteten Outdoor-Versuchsstand. Es wurden Kennlinien für den Wirkungsgrad und den Druckverlust der Prototypen ermittelt. Hinweise für die Auslegung und Anordnung der Luftkollektoren werden auf der Grundlage der ermittelten Kollektorkennlinien gegeben. Die flächenbezogene Masse (25 kg/m2) und die geometrischen Abmessungen (Kollektorlänge L = 2,5 m und Breite B = 1,0 m) des Prototypkollektors liegen im Bereich von handelsüblichen Wasserkollektoren und garantieren damit die erforderliche Montagefreundlichkeit. Erste Kostenschätzungen für eine Kleinserie von 100 Kollektoren ergeben einen Stückpreis von etwa 1000,- DM. Für KMU bietet der Einstieg in die Luftkollektorherstellung die Möglichkeit, mit relativ geringen Investitionen in Werkzeuge (keine teuren Spezialwerkzeuge), einer einfachen Herstellungstechnologie und unter Verwendung von handelsüblichen Ausgangsmaterialien eine ausbaufähige Position auf dem Solarmarkt zu etablieren.
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