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Thermodynamische Kreisprozesse

Der weltweit wachsende Energiebedarf und die Nutzung fossiler Energieträger führen zu einer Erhöhung des Kohlendioxidanteils in der Erdatmosphäre und einem Wandel des Klimas, dessen Auswirkungen schon heute durch extreme Wetterereignisse zu spüren sind. Auf der UN-Klimakonferenz 2015 in Paris einigten sich die teilnehmenden Staaten daher darauf, die globale Erwärmung bezogen auf das Niveau vor Beginn der Industrialisierung möglichst auf 1,5 K zu begrenzen. Hierfür ist weltweit eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen notwendig.

Die Thermodynamik spielt in Forschung und Entwicklung der Energie- und Verfahrenstechnik eine wichtige Rolle. Sie liefert mit dem ersten und zweiten Hauptsatz die Werkzeuge zur Bilanzierung von Prozessen und damit zur Identifizierung von Optimierungspotentialen. Dabei stehen hauptsächlich Kreisprozesse im Vordergrund, die der Umwandlung und damit Nutzbarmachung von Energie dienen. Diese Anlagen sind allgegenwärtig - ob als Kühlschrank, Heizungssystem oder Kraftwerk. Ohne sie wäre zivilisiertes Leben nicht vorstellbar.

Neben der Modellierung bzw. Auslegung dieser Kreisprozesse werden am IfT experimentelle Untersuchungen an ORC-, Kältemaschinen- und Wärmepumpenprozessen durchgeführt, die den Fokus sowohl auf die einzelnen Apparate als auch die eingesetzten Arbeitsfluide richten.

Kompetenzen

  • Auslegung und experimentelle Untersuchung einer ORC-Anlage zur Umwandlung von Abwärme in mechanische Leistung
  • Modellierung und experimentelle Analyse unterschiedlicher Arbeitsfluide im ORC-Kreisprozess
  • Steigerung der Energieeffizienz einer industriellen Kälteanlage (Chiller)
  • Modellbasierte und experimentelle Untersuchung einer Kompressions-Wärmepumpe mit Lösungskreislauf für den industriellen Einsatz zur Aufwertung von Abwärme
  • Entwicklung von Anlagenregelungen und -regelkonzepten

Projekte

Betrieb einer Kompressionswärmepumpe mit Lösungskreislauf und dem Kältemittelgemisch Ammoniak-Wasser

Bearbeitung:

M.Sc. Maximilian Loth

Details

Regelung einer Kompressionskälteanlagen zur Steigung der Energieeffizienz

Bearbeitung:

M.Sc. Ebrahim Aeini

details

Aufbau und Analyse einer Organic Rankine Cycle (ORC) mit unterschiedlichen Arbeitsfluiden

Bearbeitung:

M.Sc. Ebrahim Aeini

details

Simulation eines aktiven magnetischen Regenerators

Bearbeitung:

M. Sc. Maximilian Loth

details

Publikationen


2018 2017 2016 2015 2013 alle Jahre

Konferenzbeiträge

E. Aeini, H. L. Harcheghani, T. Nguyen, X. Luo, S. Kabelac  (2018): Exprimental investigation of an Organic Rankine Cycle equipped with an eccentric rotary expander and fluids R365mfc and R245fa, 2018, Lyon-France

E.Aeini, S. Kabelac, X. Luo (2017): Construction and Exprimental Investigation of an ORC Plant with Different Working Fluids, Posterbeitrag in IV International Seminar on ORC Power System 2017, Milan-Italy.

E. Aeini, M. Fuchs, S. Kabelac (2016): Quasistatische Modelbildung einer Kompressionskältemaschine, Deutsche Kälte- und Klimatagung (2016), Kassel-Deutschland

Luo, X.; Polzin, A.-E.; Aeini, E.; Kabelac, S. (2015): Dynamic Simulation and Control of a Refrigeration System, The 2nd International Workshop on Compact Heat Exchangers for Aerospace Applications (CHEW-2015).21.-22.12.2015, Bengaluru, India.

Tokan, T.; Kabelac, S.; Markmann, B.  (2015): Experimental Results of the Behaviour of a Hybrid Ammonia/Water High Temperature Heat Pump , European Heat Pump Summit (EHPS). 20.-21.10.2015, Nürnberg.

Journale

Kabelac, S.; Kessler, M. (2013): Experimentelle Untersuchung des dynamischen thermohydraulischen Verhaltens eines Naturumlaufverdampfers, Chemie Ingenieur Technik 2013, 85 (9), pp.1465- 1466.