abgeschlossene Promotionen & Habilitationen
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Untersuchungen an einer Kolbenexpansionsmaschine mit integrierten Wärmeübertragerflächen (Wärmeübertrager-Expander) zur Realisierung eines neuartigen Neon-Tieftemperatur-Prozesses
Art der Abschlussarbeit
Dissertation
Autoren
- Fredrich, O.
Betreuer
- Prof. Dr. sc. techn. Hans Quack
Weitere Betreuer
Prof. Dr.-Ing. habil. G. Will (TUD), Dr.rer.nat. A. Binneberg (ILK Dresden)
Abstract
Für Anwendungen der Hochtemperatur-Supraleitung im 40 K Temperaturbereich wird ein Neon-Prozess vorgeschlagen, der durch die Überlagerung von Wärmeübertragung und arbeitsleistender Expansion in einem Wärmeübertrager-Expander und der Einbeziehung einer Joule-Thomson Stufe einen hohen Gütegrad aufweist.
Anhand von Simulationsrechnungen mit dem Modell einer Kolbenexpansionsmaschine mit integrierten Wärmeübertragerflächen und konisch gestaltetem Arbeitsraum wird der Einfluss verschiedener Parameter (Güte bzw. NTU des Joule-Thomson Wärmeübertragers, Hub, Massestrom, Schadraumverhältnis, Austrittsdruck aus dem Expander) auf Kälteleistung und Gütegrad untersucht. Als wesentliche Verlustgrößen werden die axiale Wärmeleitung in Kolben- und Zylinderwand und der Shuttle-Verlust identifiziert. Der Shuttle-Verlust verschiebt durch Wärmetransport mittels des Kolbens die effektive Kälteleistung zu kleineren Hüben.
Mit der vorgeschlagenen Konfiguration wird ein Konzept vorgestellt, welches das Gütegradniveau bekannter Kryokühler übertreffen kann.
Anhand von Simulationsrechnungen mit dem Modell einer Kolbenexpansionsmaschine mit integrierten Wärmeübertragerflächen und konisch gestaltetem Arbeitsraum wird der Einfluss verschiedener Parameter (Güte bzw. NTU des Joule-Thomson Wärmeübertragers, Hub, Massestrom, Schadraumverhältnis, Austrittsdruck aus dem Expander) auf Kälteleistung und Gütegrad untersucht. Als wesentliche Verlustgrößen werden die axiale Wärmeleitung in Kolben- und Zylinderwand und der Shuttle-Verlust identifiziert. Der Shuttle-Verlust verschiebt durch Wärmetransport mittels des Kolbens die effektive Kälteleistung zu kleineren Hüben.
Mit der vorgeschlagenen Konfiguration wird ein Konzept vorgestellt, welches das Gütegradniveau bekannter Kryokühler übertreffen kann.
Url/Urn/Doi
Berichtsjahr
2004