Thermodynamische Herausforderungen des Ericsson-Prozesses mit Phasenwechsel
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Beitragende
Abstract
Im Rahmen der Energiewende rückt neben der Installation von Erzeugungsleistung aus regenerativen Quellen auch das Thema Energieeffizienz vermehrt in den Fokus. Für die Thermodynamik stellt sich somit die Frage nach den maximal erreichbaren Gütegraden von Kreisprozessen. Die vorgestellte Arbeit untersucht den Einsatz von Ericsson-Prozessen zur Erreichung hoher Carnot-Gütegrade. Während der Ericsson-Vergleichsprozess sehr hohe Gütegrade verspricht, fehlt bisher eine verlustarme technische Umsetzung. Da im Stand der Forschung der Ericsson-Prozess mit gasförmigen Arbeitsfluiden umgesetzt wird, ergeben sich bisher eine geringe volumetrische Leistungsdichte, die Schwierigkeit einer Umsetzung zweier isothermer Druckwechsel sowie ein geringer Wärmeübergang. In einem neuen Ansatz soll der Ericsson-Vergleichsprozess durch einen Kreisprozess angenähert werden, der innerhalb des Zweiphasengebiets abläuft. Hierfür ist ein spezielles zeotropes Gemisch notwendig, dessen Isobaren im Zweiphasengebiet einen starken nichtlinearen Temperaturverlauf aufweisen. Davon kann sich ein um das Vielfache gesteigerter Wärmeübergang und eine höhere Leistungsdichte versprochen werden. Des Weiteren ist es möglich, einen der beiden isothermen Druckwechsel zu vermeiden. Die genaue Konzeption und Bestimmung des realistischen thermodynamischen Potentials dieses Ansatzes stellt allerdings in vielerlei Hinsicht eine Herausforderung dar. Gründe hierfür sind die Notwendigkeit einer gleichzeitigen Gemisch- und Kreisprozessoptimierung, der sowohl lokal als auch global auftretende Effekt der Zusammensetzungsverschiebung im Arbeitsmedium und die Schwierigkeit einer effizienten Berechnung der thermophysikalischen Größen bei einem zusammensetzungsvariablen Gemisch. Ziel dieses Vortrags ist es, diese Herausforderungen im Kontext des neuen Kreisprozesses zu erläutern, sowie jeweils passenden Lösungsansätzen zu diskutieren.
Details
Kolloquium
Titel | Thermodynamik-Kolloquium 2023 |
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Dauer | 25 - 27 September 2023 |
Bekanntheitsgrad | Nationale Veranstaltung |
Ort | Leibnitz Universität Hannover |
Stadt | Hannover-Garbsen |
Land | Deutschland |
Schlagworte
Schlagwörter
- Rekuperativer Zweiphasen-Kreisprozess, Recuperative Two-phase Cycle