Kältemittel Wasser

Schrauben-Spindel-Verdichter stellen eine Sonderform von Schraubenverdichtern da. Sie werden typischerweise in der Vakuumtechnik eingesetzt. In vorhergehenden Arbeiten wurde zunächst ein Berechnungstool namens „KVA-Spindel“ erstellt und Messungen mit einer bestehenden Schrauben-Spindel-Vakuumpumpe durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit soll das Berechnungstool mithilfe der Messdaten validiert und durch gezielte Anpassung von Parametern optimiert werden. Die Aufgabe umfasst die folgenden Arbeitsschritte:

• Einarbeitung in bisherige Arbeiten zur Messung und zum Programm „KVA-Spindel“ sowie in Normen zur Verdichterleistungsmessung / -kennfeldern
• Aufbereitung und Auswertung der Messergebnisse
• Durchführung von Berechnungskampagnen mithilfe von „KVA-Spindel“ und den Messergebnissen zugrundeliegenden Betriebsparametern
• Vergleich von Messung und Berechnung und iterative Anpassung ausgewählter Berechnungsparameter
• Erstellung von Verdichterleistungskennfeldern mithilfe von einer Parameterstudie in „KVA-Spindel“

Betreuer: Dipl.-Ing. Th. Mösch

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. Th. Mösch

Für die Milchindustrie wird derzeit eine Hochtemperaturwärmepumpe auf Basis eines R718- Kompressionskältemaschine erstellt. Als Verdichter werden zwei sogenannte Brüdenverdichter eingesetzt. Im Rahmen der studentischen Arbeit sollen diese Brüdenverdichter zunächst auf einem bereits konzipierten und aufgebauten Verdichterleistungsprüfstand vermessen werden. Die Messdaten sollen anschließend ausgewertet und daraus Verdichterkennfelder abgeleitet werden. Die Aufgabe umfasst die folgenden Arbeitsschritte:

• Einarbeitung in einschlägige Normen zur Verdichterleistungsmessung, in das Steuerungs-/ Regelungs- / Messkonzept des Verdichterleistungsprüfstands und in die Datenblätter / die Literatur zu den ausgewählten Brüdenverdichtern
• Erstellung einer Checkliste zum Anfahren, Betreiben und Herunterfahren der Versuchsanlage
• Erste Inbetriebnahme der Versuchsanlage
• Vorbereitung / Planung der Messkampagne der beiden Prüfverdichter auf Grundlage des späteren Betriebsbereichs der Hochtemperaturwärmepumpe
• Durchführung der Messung und Auswertung der Messergebnisse
• Erstellung von Verdichterleistungskennfeldern für beide Brüdenverdichter

Betreuer: Dipl.-Ing. Th. Mösch

Das Kältemittel R718 (Wasser) eignet sich aufgrund seiner Umweltverträglichkeit (nicht toxisch, nicht brennbar), seiner Klimaverträglichkeit (ODP = 0, GWP ≈ 1) und seiner thermodynamischen Eigenschaften hervorragend für Kältekompressionsmaschinen, insb. für Wärmepumpenanlagen mit Verdampfungstemperaturen > 0 °C und stellt damit eine nachhaltige Alternative zu gängigen Kältemitteln dar. Aufgrund der der niedrigen Dampfdrücke und -dichten (z.B. 23 mbar abs. und 17 g/m³ bei 20 °C) müssen aufgrund der Rohrleitungsdimensionen Anlagen kompakter geplant werden, um die Wirtschaftlichkeit der Anlage darstellen zu können und die Druckverluste gering zu halten. Daher kommen bei R718-Anlagen u.a. Direkt-Kontakt-Wärmeübertrager als Verdampfer bzw. als Verflüssiger zum Einsatz.  Im Rahmen dieser Arbeit soll ein transparenter Tischversuchsstand erstellt werden, in dem die Vorgänge innerhalb dieser Direkt-Kontakt-Wärmeübertrager sichtbar gemacht werden soll. Die Aufgabe umfasst die folgenden Arbeitsschritte:

• Einarbeitung in das Thema Direkt-Kontakt-Wärmeübertrager und etwaige Wärmeübertragungs-Korrelationen
• Definition der relevanten Versuchsparameter
• Erstellung eines R&I Schaltbildes zur Gesamtanlage
• Auslegung und Auswahl der Einzelkomponenten (insb. Verdichter, Behälter, Sensoren)
• Erstellung einer CAD Zeichnung (3D) und Ableitung der technischen Zeichnungen (2D) mithilfe von SolidWorks
• Unterstützung beim Aufbau der Gesamtanlage

Betreuer: Dipl.-Ing. Th. Mösch