Der Einsatz druckaufgeladener zirkulierender Wirbelschichten als Feuerungssystem fuer Festbrennstoffe (Kohle) erlaubt den Einsatz des Gasturbinenprozesses. Hierdurch ist es moeglich, den Wirkungsgrad kohlegefeuerter Kraftwerke zu erhoehen. Die zirkulierende Wirbelschicht ihrerseits erlaubt durch Zugabe von Kalkstein in den Feuerungsraum eine In-situ-Entschwefelung. Die niedrige Feuerraumtemperatur ist ursaechlich fuer geringe Stickoxidemissionen, so dass nachgeschaltete Reinigungsanlagen nicht erforderlich sind. Im Forschungsvorhaben werden an einer kaltbetriebenen zirkulierenden Wirbelschicht die bis zu einem statischen Druck von 60 bar betrieben werden kann, Untersuchungen zur Stroemungsmechanik und Waermeuebergang durchgefuehrt. Es zeigt sich, dass gegenueber atmosphaerisch betriebenen zirkulierenden Wirbelschichten ein geaenderter Stroemungszustand auftritt und der wandseitige Waermeuebergang verbessert ist.
In diesem Verbundprojekt werden in vier inhaltlichen Arbeitspakete essentielle Aspekte der Offshore-WEA (d.h. Rotor-Gondeleinheit und Tragstruktur) und der untrennbar mit der Anlagendynamik verbunden Belastungen und Betriebseigenschaften um Windpark untersucht. Das beantragte Projekt befasst sich speziell mit den Offshore-Windenergieanlagen und untersucht deren Leistungskurven als Einzelanlage und im Windpark unter Offshore-Bedingungen, ihre Dynamik einschließlich Wind-, Wellen- und Windparkbelastungen und die Entwicklung von Monitoring-Verfahren zur Überwachung des Betriebsverhaltens. Ingesamt sind zehn Partner an diesem Forschungsvorhaben beteiligt, wobei die Universität Stuttgart, die Universität Oldenburg, die Universität Hannover, das Deutsche Windenergie-Institut, die Multibrid Entwicklungsgesellschaft und die REpower Systems AG jeweils mit eigenen Anträgen vertreten sind. Die Projektlaufzeit beträgt zweieinhalb Jahre. Folgende Arbeitspakete sind vorgesehen: 1. Leistungskurve offshore - Bestimmung und atmosphärische Einflüsse. 2. Verifikation der Strömungsbedingungen und Nachlaufbelastungen in Offshore-Windparks. 3. Verifikation der Anlagendynamik und der Belastungen. 4. Online-Monitoring des Belastungsverhaltens.
Die Partikelabscheidung aus Gasen mit Oberflächenfiltern ist sowohl bei der Emissionsmiderung als auch der Wertstoffgewinnung ein bewährtes Standardverfahren. Voraussetzung für einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb ist die sichere Regenerierung der Filtermedien. Hierzu muss die an der Oberfläche der Medien sich periodisch ausbildende Filterschicht immer wieder in ausreichendem Maße abgeworfen werden. Positiv für die Regenerierung sind zum einen geringe Haftkräfte zwischen Filterschicht und Filtermedium und zum anderen ausreichend hohe Haftkräfte innerhalb der Filterschicht. So werden bei der üblichen Druckstoßregenerierung eine gleichmäßige Ablösung der Filterschicht (ohne Riss- und Plackenbildung) von dem Filtermedium und ein Abtransport derselben (ohne Wiederanlagerung) in den Staubbunker erreicht. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll experimentell und theoretisch untersucht werden, ob durch ein innovatives Post-Coating die Filterschicht in sich stabilisiert und so die Regenerierung von Oberflächenfiltern positiv beeinflusst werden kann. Periodisches Post-Coating könnte - im Vergleich zum bekannten Pre-Coating - im günstigeren On-line-Betrieb bei geringeren Einschränkungen bezüglich der Wahl des Post-Coat-Materials erfolgen. Es ist experimentell - unterstützt durch Simulationsrechnungen - zu erforschen, welche Eigenschaften eine auf die Filterschicht nachträglich aufgebrachte Deckschicht (Post-Coat) haben muss, damit der Einfluss auf die Regenerierung nachhaltig positiv ist, ohne andere Betriebsparameter wie die Partikelemission nachhaltig zu verändern.
Ziele: Entwicklung einer Methodik zur Erhöhung der Drehzahlgrenze und zur Verbesserung des Saugverhaltens von Kolbenpumpen mit Hilfe der numerischen Strömungsberechnung (CFD) - Reduzierung strömungsmechanisch bedingter Verluste in den Pumpen - Rechnerunterstützte Auslegung und Visualisierung der Innenströmung - Erhöhung der Leistungsdichte der Kolbenpumpen - Erarbeitung von Verbesserungsvorschlägen für die Axialkolbenpumpen. Ergebnisse: Im Ergebnis des Forschungsvorhabens ist eine Einschätzung des Leistungspotenzials der gekoppelten Simulation für die Pumpenberechnung und -optimierung möglich.
Forschungsziele: Verbesserung der Kenntnisse über die komplexen Zusammenhänge zwischen Geometrie, turbulenter Strömung und Betriebsverhalten pneumatischer Vakuum - Ejektoren - Erarbeitung systematischer, wissenschaftlich begründeter Auslegungsmethoden für pneumatische Vakuum-Ejektoren. Angestrebte Ergebnisse: Im Rahmen des Projektes soll ein Berechnungsmodell zur Ermittlung des Betriebsverhaltens pneumatischer Vakuum-Ejektoren entwickelt werden. Dies soll eine genauere Vorhersage der Eigenschaften des entwickelten Ejektors schon im Projektstadium ermöglichen und ist die Basis für eine rechnergestützte Geometrieoptimierung. Das Berechnungsmodell soll insbesondere für die Entwickler in kleinen und mittleren Unternehmen (kmU) als Softwaremodul zur Nutzung in einer kommerziellen Software zur Verfügung gestellt werden. Damit lässt sich die Leistungscharakteristik moderner einstufiger Vakuum-Ejektoren der Pneumatik verbessern und der Entwicklungsaufwand durch den Einsatz von Softwarewerkzeugen reduzieren.
Das oberste technische und wissenschaftliche Arbeitsziel ist der emissionsarme und zuverlässige Dauerbetrieb einer ausschließlich mit Stroh und Getreide befeuerten Kleinanlage (bis zu 49 kW). Eine neuartige und leistungsfähige Filtertechnik mit dem Kostenziel von ca. 3.000-4.000 Euro soll etabliert werden. Innovative Feuerungskonzepte (Brennmulde mit neuartiger Schutzschicht, luftgekühlter Drehrost) und Filtersysteme (Herding-Filter, ATZ-Schüttschichtfilter) werden in einer Versuchsanlage mit geringem Aufwand untereinander kombiniert. Eine thermisch gespritzte Schutzschicht wirkt der Korrosionsproblematik im Feuerraum entgegen. Mit den verschiedenen Anlagenkonfigurationen erfolgen Verbrennungsversuche zur Ermittlung des Betriebs- und Emissionsverhaltens. Die bestgeeignete Konfiguration soll als marktfähiges Produkt etabliert werden. Angesichts von ca. 350.000 landwirtschaftlichen Betrieben mit Getreideanbau in Deutschland ist ein erhebliches Marktpotenzial gegeben. Die neu entwickelte Filtertechnik kann darüber hinaus auch für größere Heiz- oder Heizkraftwerke eingesetzt werden.
Moderne, umweltfreundliche Kraftwerke der Bauart zirkulierende Wirbelchichtfeuerung (ZWS) - auf der Basis von Stein- und Braunkohle - sind eine interessante und leistungsstarke Alternative fuer die Strom- und Waermeerzeugung bei Industriebetrieben und Stadtwerken. Bisher wurden verschiedene Bauarten realisiert, die sich sowohl im Bereich der Verbrennung und der Waermefreisetzung als auch bei der Waermeaufnahme durch Wasser/Dampf durch verschiedene Strukturen und Schaltungen unterscheiden. Ueber den Zusammenhang zwischen der gewaehlten Bauart und dem sich einstellenden Betriebs- und Regelverhalten liegen derzeit nur fuer Einzelbauarten Erkenntnisse vor. Die gestellte Aufgabe hat ihre Bedeutung darin, dass sich das Leistungsverhalten, der Kohleausbrand, die Emissionen, das Teillastverhalten und das Regelverhalten mit der Wahl der Bauart, der Schaltung und dem Konzept der Regelung aendern und beeinflussen lassen. Die Durchfuehrung des Vorhabens soll die Entwicklung von standardisierten Komponentenmodellen fuer die in Frage kommenden Anlagenmodule, die Untersuchung des stationaeren Zusammenspiels und die Ermittlung des Uebertragungsverhaltens fuer verschiedene Bauarten, Schaltungen und Lastzustaende umfassen. Ferner soll der Einfluss der Kohlearten Stein- und Braunkohle auf die Bauart Beruecksichtigung finden.
Der Werkvertrag verpflichtet den Auftragnehmer zur vertraulichen Behandlung der Ergebnisse.
In dieser Dissertation wird ueber experimentelle Untersuchungen an drei Kreiselpumpenlaufraedern berichtet, die sich mit dem zum Teil stark differierenden Saugverhalten von Pumpen vergleichbarer spezifischer Drehzahl, aber unterschiedlicher Laufradauslegung beschaeftigen. Neben den integralen Kennlinienmessungen wurden u a videounterstuetzte Kavitationsbeobachtungen und Untersuchungen mit Fadensonden am Laufradeintritt durchgefuehrt. Im Mittelpunkt der experimentellen Untersuchungen stand die Bestimmung der Stroemungsgroessen am Laufradaustritt durch instationaere, oertlich aufloesende Messungen mit einer mit einem Miniaturdruckaufnehmer bestueckten Einloch-Kugelsonde. Um die Genauigkeit der instationaeren Sondenmessungen zu verbessern, wurde in das Auswertungsprogramm ein Korrekturverfahren integriert, das die Traegheitskraefte, die durch den Aufstau der instationaeren Laufradabstroemung auf der Oberflaeche des Sondenkopfes hervorgerufen werden, beruecksichtigt. Die wesentlichen Ergebnisse sind: 1) Durch das Phaenomen des mit sinkender Netto-Energiehoehe schwaecher werdenden saugseitigen Teillastwirbels wird die Foerderhoehe einer Pumpe bei Kavitation durch ein kompliziertes Wechselspiel mehrerer Einflussfaktoren bestimmt. Zu diesen zaehlen u a die Verlagerung der Zustroemung in Richtung Nabe sowie die mit dem Spaltvolumenstrom verbundenen Primaer- und Sekundaereinfluesse. Da unter bestimmten Voraussetzungen aufgrund der Rezirkulation am Laufradeintritt ein Teil der Schaufeleintrittsbereiche blasenfrei bleibt, wird durch die verringerte Intensitaet des Teillastwirbels zusaetzlich ein moeglicherweise durch Kavitationsblasen verursachter Auftrieb veraendert. 2) Es wurde beobachtet, dass die Rezirkulation am Laufradeintritt durch Kavitationserscheinungen ausgeloest werden koennen. Dadurch werden die oben geschilderten Verhaeltnisse zunehmend komplexer. Bei sehr kleinen Netto-Energiehoehen nimmt die Intensitaet des saugseitigen Teillastwirbels auch in diesem Fall wieder ab. 3) Die Groesse und Verteilung der Verluste am Laufradeintritt hat einen erheblichen Einfluss auf die Kennlinien einer Pumpe. Auch auf das (durch NSPH3Prozent-Were gekennzeichnete) Saugverhalten wirkt sich diese Einflussgroesse aus. 4 ) Kavitation bei NPSH3Prozent verschiebt den Hauftdurchsatz bei den drei untersuchten Laufraedern trotz deren sehr unterschiedlicher Auslegung in Richtung Deckscheibe. 5) Durch Kavitation bei NPSH3Prozent wird bei allen drei Laufraedern die Leistungsuebertragung (ausgedrueckt durch eine mit dem oertlichen Massestrom gewichtete Druckzahl) vergleichmaessigt. Der Schwerpunkt der Leistungsuebertragung liegt bei Betrieb bei NPSH3Prozent - von wenigen Ausnahmen abgesehen - immer an der Deckscheibe. Da sich die noch verbliebenen offenen Fragen nur durch eine detaillierte Untersuchung der Stroemung zwischen Laufradein- und Laufradaustritt beantworten lassen, wird empfohlen, in einer Anschlussarbeit die Schaufeldruckverlaeufe des bei den Unter
Halbaxialpumpen zeigen gelegentlich im Teillastbereich ein aussergewoehnliches NPSH-Verhalten in Form einer ausgepraegten Spitze im NPSH3Prozent-Verlauf. Diese NPSH-Spitze ist unerwuenscht, da sie den Eindruck einer ausserordentlichen Kavitationsgefaehrdung entstehen laesst und ausserdem in einem Volumenstrombereich bei 60 Prozent bis 80 Prozent des Auslegungsvolumenstromes auftritt, der in Pumpenanlagen haeufig gefahren werden muss. Durch raeumlich aufloesende Messungen des Druck- und Geschwindigkeitsfeldes am Laufradaustritt von zwei unterschiedlichen Laufraedern konnte gezeigt werden, dass die Laufradabstroemung nicht nur von der Last sondern auch vom NPSH in der Anlage abhaengen kann. Die Ergebnisse zeigen damit die grundsaetzliche Problematik, den Foerderhoehenabfall als Mass fuer einen bestimmten Grad der Kavitation zu verwenden. Der Foerderhoehenabfall kann naemlich auch durch eine kavitationsbedingte Stroemungsumformierung verursacht werden. Dieses Ergebnis konnte durch zusaetzliche Videobeobachtungen gestuetzt werden.
