Thermal Mangemant in der Luftfahrt

Brennstoffzellenbasierte Flugzeuge stellen für die Kurzdistanz eine vielversprechende Alternative dar. Dabei ermöglichen Brennstoffzellen eine effiziente Umwandlung von chemischer in elektrische Energie. Neben der elektrischen Energie entsteht jedoch auch Wärme, die abgeführt werden muss, um die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle in einem festgelegten Bereich zu halten. In einem Zweiphasen-Kühlsystem erfolgt die Wärmeabgabe dabei für gewöhnlich in einem Kondensator unter Nutzung der Umgebungsluft.
Ziel der Arbeit ist die Auslegung und Optimierung eines für diese Anwendung geeigneten Lamellenrohr-Wärmeübertragers unter Verwendung der Simulationsumgebung Dymola und der TIL-Bibliothek. Dazu soll eine Parameterstudie durchgeführt werden unter Berücksichtigung der relevanten geometrischen Größen des Wärmeübertragers, um eine Minimierung des resultierenden Luftwiderstands für das Flugzeug zu erreichen.

Es sind folgende Aufgabenschwerpunkte zu bearbeiten:

• Kurze Literaturrecherche zu Lamellenrohr-Wärmeübertragern in der Luftfahrt
• Einarbeitung in die Simulationsumgebung Dymola und das Lamellenrohr-Wärmeübertrager-Modell in der TIL-Bibliothek
• Festlegung der relevanten geometrischen Optimierungsgrößen
• Durchführung einer Parameterstudie unter Berücksichtigung der festgelegten Größen und verschiedener kältemittelseitigen Kondensationskorrelationen
• Ermittlung der Kondensator-Konfiguration mit dem geringsten Luftwiderstand

Betreuer: Dipl.- Ing. P. Koschel