Das Projekt "3.4.1c: Gesteigerte Vorhersagegenauigkeit des WÜ und der Kühleffektivität: Automatisierte Sensitivitätsstudien komplexer Kühlkonfigurationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Aero Engines AG durchgeführt. Die im Rahmen des Verbundvorhabens COOREFLEX-Turbo in AP3.4.1a&b entwickelten komplexen Tu-Modelle zur Berechnung von Wärmeübergängen und Druckverlusten in Kühlkonfigurationen sollen durch eine verbesserte Modellierung stark wirbelbehafteter Innenströmungen ergänzt werden. Zusätzlich zu den klassischen Kühlkanalkonfigurationen sollen auch Konfigurationen mit starken Variationen zwischen engen Teilbereichen mit kleinen Wirbelskalen und großen Räumen mit großen Wirbelskalen untersucht werden. Vorliegende Messungen sollen möglichst realitätsnah, d.h. ohne die weit verbreiteten vereinfachenden Approximationen, auch unter Einsatz von konjugierten Verfahren nachgerechnet werden. Diese Erkenntnisse sollen dann auf reale Bauteile unter typischen Betriebsbedingungen übertragen werden, um die Qualität und Effizienz der Auslegungen zu steigern. Die Prozesskette für die thermische Auslegung und Analyse soll im Sinne 'Robust Design' erweitert werden, um automatisierte bzw. teilautomatisierte Sensitivitätsanalysen durchführen und auswerten zu können. Durch den Einsatz geeigneter Optimierungsverfahren, soll die Durchlaufzeit halbiert werden. Untersuchung vorhandener Vorgehensweisen und Modellansätzen für Konfigurationen mit großen Wirbelstrukturen und großen Längenskalenunterschieden - Auswahl typischer Modellkonfigurationen - Durchführung von Rechnungen mit schrittweise höherwertiger Modellierung - Untersuchung der Einflussfaktoren (Netzfeinheit, Geometrievariationen) Automatisieren der thermischen Analysen für gekühlte Schaufeln zur Durchführung von Sensitivitätsanalysen und Parameterstudien, sowie deren automatisierte Auswertung - Auswahl eines geeignete Optimierungssystems (z.B. Opus, ProSi, ') - Prozessabläufe für Automatisierung anpassen und Testen der Prozessabläufe - Relevante Parameter für die Auswertung identifizieren und festlegen - Koppelung mit dem Optimierungssystem und Automatisierung der Auswertung.
Das Projekt "AG Turbo COOREFLEX 3.4.1a 'Gesteigerte Vorhersagegenauigkeit des Wärmeübergangs und der Kühleffektivität'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Aero Engines AG durchgeführt. Um die Genauigkeit und den Detaillierungsgrad der CFD Analysen in Bezug auf die Ermittlung von Strömungsfeldern, Temperaturfeldern, Wärmeübergängen und Druckverlusten zu steigern, sollen verschiedene numerische Strömungsmodelle mit vorhandenen und aktuellen Messdaten verglichen werden, um die Unstimmigkeiten zwischen Numerik und Experiment zu verringern. Ferner sollen verschiedene experimentelle Untersuchungen möglichst realitätsnah, d. h. ohne die weit verbreiteten, vereinfachenden Approximationen, auch unter Einsatz von konjugierten Verfahren nachgerechnet werden. Mit diesem Ansatz werden die Wechselwirkungen zwischen lokaler Temperaturentwicklung in der Strömung und dem Wärmeaustausch mit den Wänden berücksichtigt. Die gesammelten Erfahrungen können somit auf reale Bauteile unter typischen Betriebsbedingungen übertragen werden, um die Effizienz und Qualität der Auslegungen zu steigern. Alle Arbeiten im diesem Teilprojekt, in dem die Validierung verfügbarer Modelle in kommerziellen CFD Verfahren im Mittelpunkte steht, werden bei MTU Aero Engines durchgeführt. Komplementär hierzu werden im Teilprojekt 3.4.1b am ITLR neue Modellierungsansätze in CFD Verfahren implementiert und validiert, mit dem Ziel neue Modelle für Designaufgaben im industriellen Umfeld grundsätzlich verfügbar zu machen.
Das Projekt "Teilvorhaben: RWTH - Schwerpunkt Raumlufttechnische Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, E.ON Energy Research Center, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik durchgeführt. Die Druckverluste raumlufttechnischer Anlagen haben einen signifikanten Einfluss auf den Energiebedarf von Gebäuden. Das Kernziel des Verbundvorhabens ist die Energieeffizienzsteigerung von raumlufttechnischen Anlagen durch eine Optimierung des Druckverlustes der Einzelkomponenten, eine bessere strömungstechnische Abstimmung der Einzelkomponenten aufeinander sowie das Einsparen einzelner Komponenten durch Integration der Funktion in bereits vorhandene Komponenten. Ein weiteres Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung vereinfachter Berechnungsmethoden und die Integration dieser Methoden in einen Rechenkern eines Planungstools. Arbeitspaket AP1: Erfassung der Druckverluste in aktuellen Komponenten: Die Druckverlustbeiwerte von Komponenten und Kombinationen mehrerer Einzelwiderstände werden systematisch in experimentellen Messungen mit elektronischen Präzisions-Mikromanometern bestimmt. AP2: Optimierung von Einzelkomponenten. AP3: Planungswerkzeug zur Bestimmung des Gesamtdruckverlustes: Zusätzlich finden moderne Methoden numerischer Strömungssimulation Verwendung. Neben etablierten Lösungsverfahren wie RANS (Reynolds-Averaged-Navier-Stokes) werden detailliertere Methoden wie LES (Large-Eddy-Simulation) und DNS (Direct-Numerical-Simulation) angewendet. Die Ergebnisse der Strömungssimulation werden durch die experimentellen Messdaten für eine bessere Genauigkeit der Simulation validiert. AP4: Energetische Bewertung der Komponentenoptimierung. AP5: Leitfadenerstellung, Planungswerkzeug und Pilotanlagen. RWTH-Aachen ist schwerpunktmäßig an AP2, AP3 sowie an AP1,4 und AP5 beteiligt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Analyse Druckverluste, Validierung der Berechnungsmodelle - Optimierung der Einzelkomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Energietechnik, Hermann-Rietschel Institut, Fachgebiet Gebäude-Energie-Systeme (Energie, Komfort und Gesundheit in Gebäuden) durchgeführt. Ein Hauptelement lüftungstechnischer Anlagen sind die Verteilnetze mit den Kanälen, Formteilen, Regeleinrichtungen und sonstigen Komponenten. Für eine energetisch effiziente Gestaltung der Gesamtanlage ist die genaue Vorhersage des Druckverlustes innerhalb der Rohr- und Kanalnetze notwendig. Der Einzelverlust von Bauteilen wird beschrieben durch den Druckverlustbeiwert (Zeta-Wert). Diese rechnerischen Grundlagen zur Anlagenauslegung erweisen sich in der Praxis aber als unzureichend genaund Der Gesamtdruckverlust von Kombinationen kann z.B. das Vielfache der rechnerischen Summe der Einzeldruckverluste betragen. Dies führt zu fehldimensionierten Anlagen, mit schlechten Wirkungsgraden. Ziel des Verbundprojektes ist die systematische Bestimmung genauer Druckverlustbeiwerte von Luftkanalkomponenten und deren strömungsmechanische Optimierung zur Verringerung des Energiebedarfes von Lüftungsanlagen. Arbeitspaket AP1: Erfassung der Druckverluste in aktuellen Komponenten: Die Druckverlustbeiwerte von Komponenten und Kombinationen mehrerer Einzelwiderstände werden systematisch in experimentellen Messungen mit elektronischen Präzisions-Mikromanometern bestimmt. AP2: Optimierung von Einzelkomponenten. AP3: Planungswerkzeug zur Bestimmung des Gesamtdruckverlustes: Zusätzlich finden moderne Methoden numerischer Strömungssimulation Verwendung. Neben etablierten Lösungsverfahren wie RANS (Reynolds-Averaged-Navier-Stokes) werden detailliertere Methoden wie LES (Large-Eddy-Simulation) und DNS (Direct-Numerical-Simulation) angewendet. Die Ergebnisse der Strömungssimulation werden durch die experimentellen Messdaten für eine bessere Genauigkeit der Simulation validiert. AP4: Energetische Bewertung der Komponentenoptimierung. AP5: Leitfadenerstellung, Planungswerkzeug und Pilotanlagen. HRI-TU Berlin ist schwerpunktmäßig an AP1, AP2 sowie an AP4 und AP5 beteiligt.
Das Projekt "KMU-innovativ - Praxisrelevante experimentelle Untersuchungen des Wärmeübergangs und des Druckverlustes zur ressourcenschonenden Auslegung und zum energieeffizienten Betrieb von Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträgern (LaRoWü)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur Technische Thermodynamik durchgeführt. Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträger finden in sehr vielen Industriezweigen Anwendung. Die Leistung eines solchen Wärmeüberträgers ist maßgeblich gekennzeichnet durch der Übertragungsfläche (Baugröße) und dem vorliegenden Druckverlust. Ist dieser Wärmeüberträger sehr genau ausgelegt und berechnet wird die Baugröße und der damit verbunden Materialbedarf minimiert und sorgt für eine Ressourcenschonung. Ein weiterer positiver Effekt ist die Minimierung des Druckverlustes, was wiederum die Lüfter-/Pumpenleistung reduziert und somit zu einem energieeffizienteren Betrieb führt. Die experimentelle Ermittlung eines auf physikalischen Grundlagen basierenden Auslegungsalgorithmus ist das Ziel dieses Projektes. Im ersten Teil des Projektes wird ein Versuchsstand konzipiert und aufgebaut, mit dessen Hilfe experimentelle und praxisrelevante Untersuchungen bei einer Luftströmung durchgeführt werden. Im zweiten Teil schließt sich eine experimentelle Untersuchung bei einer Flüssigkeitsströmung (Wasser, Öl) an, dafür muss ein weiterer Versuchsstand konzipiert und aufgebaut werden. Parallel werden numerische Untersuchungen stattfinden, welche auf den Messdaten basieren. Darauf aufbauend werden weitere Einflussparameter numerisch untersucht. Alle Schritte erfordern eine wissenschaftlich fundierte Validierung der Messdaten. Im letzten Teil des Projektes wird ein Berechnungsalgorithmus aufgestellt. Alle Teilprojekte hängen voneinander ab und können unter Umständen zu Verzögerungen und im ungünstigen Fall zum Scheitern des Projektes führen. Mithilfe des gewonnenen Berechnungsalgorithmus können die Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträger Ressourcen schonender (Materialeinsparung ca. 15-20 Prozent) und energieeffizienter ausgelegt und betrieben werden. Dadurch wird zum einen die Umwelt entlastet und zum anderen sich die Marktsituation für die Projektpartner AEL und Thermofin deutlich verbessern. Beide Firmen rechnen mit einem höheren Auftragsaufkommen und eine Erweiterung ihrer Produktpalette.
Das Projekt "KMU-innovativ - Praxisrelevante experimentelle Untersuchungen des Wärmeübergangs und des Druckverlustes zur ressourcenschonenden Auslegung und zum energieeffizienten Betrieb von Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträgern (LaRoWü)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AEL Apparatebau GmbH Leisnig durchgeführt. Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträger finden in sehr vielen Industriezweigen Anwendung. Die Leistung eines solchen Wärmeüberträgers ist maßgeblich gekennzeichnet durch der Übertragungsfläche (Baugröße) und dem vorliegenden Druckverlust. Ist dieser Wärmeüberträger sehr genau ausgelegt und berechnet wird die Baugröße und der damit verbunden Materialbedarf minimiert und sorgt für eine Ressourcenschonung. Ein weiterer positiver Effekt ist die Minimierung des Druckverlustes, was wiederum die Lüfter-/Pumpenleistung reduziert und somit zu einem energieeffizienteren Betrieb führt. Die experimentelle Ermittlung eines auf physikalischen Grundlagen basierenden Auslegungsalgorithmus ist das Ziel dieses Projektes. Im ersten Teil des Projektes wird ein Versuchsstand konzipiert und aufgebaut, mit dessen Hilfe experimentelle und praxisrelevante Untersuchungen bei einer Luftströmung durchgeführt werden. Im zweiten Teil schließt sich eine experimentelle Untersuchung bei einer Flüssigkeitsströmung (Wasser, Öl) an, dafür muss ein weiterer Versuchsstand konzipiert und aufgebaut werden. Parallel werden numerische Untersuchungen stattfinden, welche auf den Messdaten basieren. Darauf aufbauend werden weitere Einflussparameter numerisch untersucht. Alle Schritte erfordern eine wissenschaftlich fundierte Validierung der Messdaten. Im letzten Teil des Projektes wird ein Berechnungsalgorithmus aufgestellt. Alle Teilprojekte hängen voneinander ab und können unter Umständen zu Verzögerungen und im ungünstigen Fall zum Scheitern des Projektes führen. Mithilfe des gewonnenen Berechnungsalgorithmus können die Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträger Ressourcen schonender (Materialeinsparung ca. 15-20 Prozent) und energieeffizienter ausgelegt und betrieben werden. Dadurch wird zum einen die Umwelt entlastet und zum anderen sich die Marktsituation für die Projektpartner AEL und Thermofin deutlich verbessern. Beide Firmen rechnen mit einem höheren Auftragsaufkommen und eine Erweiterung ihrer Produktpalette.
Das Projekt "KMU-innovativ - Praxisrelevante experimentelle Untersuchungen des Wärmeübergangs und des Druckverlustes zur ressourcenschonenden Auslegung und zum energieeffizienten Betrieb von Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträgern (LaRoWü)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von thermofin GmbH durchgeführt. Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträger finden in sehr vielen Industriezweigen Anwendung. Die Leistung eines solchen Wärmeüberträgers ist maßgeblich gekennzeichnet durch der Übertragungsfläche (Baugröße) und dem vorliegenden Druckverlust. Ist dieser Wärmeüberträger sehr genau ausgelegt und berechnet wird die Baugröße und der damit verbunden Materialbedarf minimiert und sorgt für eine Ressourcenschonung. Ein weiterer positiver Effekt ist die Minimierung des Druckverlustes, was wiederum die Lüfter-/Pumpenleistung reduziert und somit zu einem energieeffizienteren Betrieb führt. Die experimentelle Ermittlung eines auf physikalischen Grundlagen basierenden Auslegungsalgorithmus ist das Ziel dieses Projekt Im ersten Teil des Projektes wird ein Versuchsstand konzipiert und aufgebaut, mit dessen Hilfe experimentelle und praxisrelevante Untersuchungen bei einer Luftströmung durchgeführt werden. Im zweiten Teil schließt sich eine experimentelle Untersuchung bei einer Flüssigkeitsströmung (Wasser, Öl) an, dafür muss ein weiterer Versuchsstand konzipiert und aufgebaut werden. Parallel werden numerische Untersuchungen stattfinden, welche auf den Messdaten basieren. Darauf aufbauend werden weitere Einflussparameter numerisch untersucht. Alle Schritte erfordern eine wissenschaftlich fundierte Validierung der Messdaten. Im letzten Teil des Projektes wird ein Berechnungsalgorithmus aufgestellt. Alle Teilprojekte hängen voneinander ab und können unter Umständen zu Verzögerungen und im ungünstigen Fall zum Scheitern des Projektes führen. Mithilfe des gewonnenen Berechnungsalgorithmus können die Lamellen-Rohrbündel-Wärmeüberträger Ressourcen schonender (Materialeinsparung ca. 15-20 Prozent) und energieeffizienter ausgelegt und betrieben werden. Dadurch wird zum einen die Umwelt entlastet und zum anderen sich die Marktsituation für die Projektpartner AEL und Thermofin deutlich verbessern. Beide Firmen rechnen mit einem höheren Auftragsaufkommen und eine Erweiterung ihrer Produktpalette.
Das Projekt "Waermetechnische Untersuchungen an Waermeuebertraegern mit Ovalrohr" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Luft- und Raumfahrttechnik durchgeführt. Es wurden experimentelle Untersuchungen an 20 Waermeuebertragermodellen mit Ovalrohr bei verschiedenen Rohranordnungen und Lamellenteilungen durchgefuehrt. Die Messungen von Waermeleistung und Druckverlust erfolgten am bestehenden Waermeuebertragerpruefstand. Der aeussere Waermeuebergang wurde berechnet, die Ergebnisse in Diagrammen dargestellt.
Das Projekt "Application of drag reducing additives in district heating systems - Phase 2 -" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fernwärme-Verbund Saar GmbH durchgeführt. Objective: The application of drag reducing hydrous tenside solutions causes a reduction of drag-dependent pressure losses in the case of turbulent pipe flows. The pressure loss reduction achievable can amount to 80-85 per cent when the medium flows through straight pipes. The drag reducing effect can be used in existing district heating systems to save pump current and to raise supply capacity. When planning new district heating networks investment costs are saved by applying drag reducing additives because in this case system elements (pipes, accoutrements, measuring sensors, etc.) of smaller nominal diameters can be installed. General Information: In 1988 and in 1990 two field tests on a transport duct of the 'District Heating System of the Saar region' having a nominal diameter of DN 450 and a duct length of 1,200 m (connection between the power station Fenne and the central station Voelklingen) were carried out (under contract EC./00072/86/DE). In well-aimed tests programmes executed within the framework of the two-large-scale tests, the transfer from laboratory scale to commercial scale (1: 20) as well as individual system elements, such as heat exchangers, pumps, pipe bends and flow meters, were tested. During these tests, volume flow rate, temperature as well as applied concentrations of drag reducing additives were varied in order to find out an optimal application range and an optimal tenside effect. Since January 1993 a long term test is being carried out in a representative district heating system (a partial system of the district heating network of the Saar region, the network Voelklingen-Luisenthal). The above-mentioned network is equipped with a pipeline of a nominal diameter DN 200. The pipe length amounts to 850 m. It is the objective of this 3rd demonstration test to prove the long-term stability of the additive system used and to check the real applicability of drag reducing additives. In particular, two plate heat exchangers specially designed for tenside application are being tested. The drag reducing additives applied are a mixture of dobone-G and sodium salicylate dissolved in district heating water. The applied concentration of the substances is 1,500 wppm of dobone-G and 720 wppm of sodium salicylate. These concentrations proved to be successful with regard to their effect and range of application both in laboratory tests and during the two preceding large-scale tests. The planned test duration is 1.5 years, however, it is to be prolonged when the application of drag reducing additives turns out to be successful. Achievements: During the execution of the measurements in the district heating network Luisenthal the grag reducing effect of the tensides applied could again be proved. A detailed examination of the variation of the pressure loss with the volume flow rate showed that on average a pressure loss reduction of approx. 60 per cent can be achieved in the test network. Especially in the area of high volume flow rates..
Das Projekt "Application of drag reducing additives in district heating systems - Phase 1 -" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fernwärme-Verbund Saar GmbH durchgeführt. Objective: Preliminary tests on a laboratory scale proved that the drag-depending pressure loss in pipe flows can noticeably be reduced by applying hydrous tenside solutions. The maximum reduction in pressure loss achievable for a turbulent flow in straight pipe sections is about 90 per cent. The drag reducing effect can be used in existing district heating systems for saving pump current or for increasing supply capacity. When planning new district heating systems, investment costs can be saved by the application of drag reducing additives since, in this case, system elements (pipes, fittings, measuring sensors, etc.) of smaller nominal diameters can be installed. General Information: In 1988 and in 1990 two field tests were carried out in a transport pipe of the district heating system of the Saar region. In both large-scale tests, it was checked by specified test programmes whether the laboratory tests could be transferred to real site conditions (scale of approx. 1:20) and individual system elements were tested, such as heat exchangers, pumps, pipe bends and flow meters. Within the framework of these tests, volume flow rates, temperatures and concentrations of drag reducing additives were varied in order to determine the optimum application range and the optimum tenside efficiency. Achievements: In the period from September to October 1988, the drag reducing additive 'dobone' was applied in a 1.2 km long pipe section between the combined heating and power station Fenne and the central station Volklingen. The pipe had a diameter which is typical for transport systems, i.e. DN 450. The applied drag reducing additive showed a marked influence on the pressure loss in the pipeline. However, its drag reducing effect was available exclusively in the temperature range between 90 and 140 deg. C, so that the pressure loss could only be reduced in the flow pipe of the district heating system. A second drag reducing additive, i.e. an additive consisting of the substances dobone G and sodium salicylate, has been developed in cooperation with HOECHST AG. In laboratory tests this additive has a drag reducing effect within a temperature range of 55-140 deg. C which is relevant for district heating systems. In the period from September to October 1990, this additive was again applied in the pipe section between the combined heating and power station Fenne and the central station Luisenthal. During this test an average pressure loss reduction of 50 per cent was observed; the pressure loss reduction for straight pipe sections even amounted to 75 per cent - 90 per cent. The drag reducing additive was effective both in the flow and in the reflux transport pipe. After the applied concentrations of dobone G and sodium salicylate (NaSal) had been varied, the following concentration values were stipulated for future tenside dosings: dobone G = 1,500 wppm sodium salicylate = 720 wppm Given the above-mentioned concentrations of substances, there will nearly be a...
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