Kältemittel Wasser

Im Rahmen der Dekarbonisierung industrieller Prozesse spielt die Dampferzeugung eine wichtige Rolle. Zukünftig wird dabei die Brüdenkompression eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Dampf aus Ab- oder Umweltwärme spielen. Verschiedene Verdichtungsprinzipien werden derzeit bei der Wasserdampfverdichtung eingesetzt, z.B. Roots-Gebläse, Radialturboverdichter oder auch Schraubenverdichter. Das Arbeitsmedium stellt dabei aufgrund seiner geringen molaren Masse und den hohen benötigten Druckverhältnissen hohe Anforderungen an den Verdichter. In dieser Arbeit sollen neben den bekannten Verdichtungsprinzipien weitere mögliche recherchiert werden und hinsichtlich ihrer Eignung für die Verdichtung von Wasserdampf auf Grundlage einfacher Auslegungsmodelle verglichen werden. Neben dem Einfluss der Geometrie soll dabei auf die Möglichkeit der Kühlung durch Einspritzung von flüssigem Wasser untersucht werden.

Konkret ergeben sich die folgenden Teilaufgaben:

• Zusammenstellung verschiedener Verdichtungsprinzipien und Verdichterbauarten
• Ableitung grundlegender Auslegungsgleichungen aus der Literatur
• Vergleich des Einflusses der Eigenschaften des Arbeitsmediums auf die jeweilige Verdichterbauart
• Jeweils Bewertung der Eignung für die Verdichtungsaufgabe
• Untersuchung der Möglichkeiten und Grenzen der Wassereinspritzung

Betreuer: Dipl.-Ing. (FH) M. Enge

Im Rahmen der Dekarbonisierung industrieller Prozesse spielt die Dampferzeugung eine wichtige Rolle. Dabei kommen neben dampferzeugenden Hochtemperaturwärmepumpen auch Dampfverdichter zum Einsatz, wie sie bisher vor allem aus der Brüdenverdichtung bekannt sind, z.B. Drehkolben- bzw. Radialturboverdichter. Dabei liegt der Fokus bisher vor allem auf der Entwicklung von Verdichtern für Anwendungen mit hohen Wärmeleistungen (100 kW bis 10 MW). Im Rahmen dieser Arbeit soll daher der Verdichtertyp Scroll für Anwendungen im mittleren Leistungsbereich (10 kW bis 100 kW) untersucht werden. Das Ziel der Arbeit ist es, einen ersten Entwurf einer möglichen Geometrie und die maschinentechnischen Besonderheiten eines trockenlaufenden Scrollverdichters für Wasserdampf zu erarbeiten. Die Aufgabe umfasst die folgenden Arbeitsschritte:

• Recherche dimensionsloser Auslegungsparameter von Scrollspiralen
• Recherche konkreter industriellen Anwendungen im mittleren Leistungsbereich (10 kW bis100 kW)
• Einarbeitung in die Pythonbibliothek PDSim zur Erzeugung und Nachrechnung von Scroll-Geometrien (Andere Simulationsumgebungen nach Absprache möglich).
• Auslegung geeigneter Scroll-Spiralen für eine konkrete Anwendung
• Erstellung eines ersten Maschinenkonzepts auf Basis existierender Scrollverdichter

Betreuer: Dipl.-Ing. (FH) M. Enge

Diverse Industrieprozesse in der Lebensmittel-, Papier- und Chemieindustrie verwenden Heißdampf als Energieträger und Prozessmedium. Die jeweiligen Prozesse und deren Temperaturbereiche sind bereits in diversen Veröffentlichung aufgeführt. Im Rahmen dieser Recherchearbeit sollen für diverse Industrieprozesse der konkrete Dampfbedarf (Temperatur, Druck, Massenstrom), das Dampfsystem (Dampferzeuger, Verteiler, Wärmerückgewinnung) und alternative Dampferzeuger (z.B. Wärmepumpen, erneuerbare Energien) erarbeitet werden.

Betreuer: Dipl.-Ing. (FH) M. Enge