Simultane Energie- und Ressourceneffizienzoptimierung von Wärmeübertragungsregeneratoren

Ziel des Forschungsprojektes ist die Optimierung von Wärmeübertragerrotoren mittels thermodynamischer Modellierungsansätze unter Berücksichtigung konstruktiv-fertigungstechnischer Merkmale.
Wärmeübertragerrotoren werden in Industrie und Haustechnik zur Wärmeübertragung von heißen in kältere Gasströme eingesetzt. Aus technischer Sicht befinden sich diese Regenerativwärmeübertrager wesentlich auf dem Stand der 1960er Jahre. Vor dem Hintergrund steigender Energiepreise und fortschreitender Klimaveränderung hat sich der Anreiz, Energie zurück zu gewinnen, deutlich erhöht. Im Projekt soll einerseits die Effizienz der Wärmerückgewinnung gesteigert aber auch eine ressourcenschonendere Fertigung der Rotoren ermöglicht werden.
Zunächst erfolgt die theoretische Modellbildung mit Umsetzung in ein Simulationsprogramm für die instationäre Wärmeübertragung eines kleinen Teilbereichs des Wärmeübertragers; davon ausgehend wird dieses Modell auf den kontinuierlichen Betrieb des Apparats übertragen. Mit diesem Modell können wichtige Parameter in Simulationsrechnungen variiert und in ihren Auswirkungen untersucht werden, ohne aufwändige Versuchsreihen durchzuführen.

Einzelne, durch Simulationsrechnungen als optimal ermittelte Geometrien des Wärmeübertragers können nachfolgend in reale Wärmeübertrager umgesetzt werden, um deren Eigenschaften mit den Simulationsergebnissen zu vergleichen. Die Ergebnisse aus diesem Vergleich fließen in die Anpassung des Modellierungsprogramms zurück, womit der Optimierungskreis geschlossen wäre.

Auf Basis dieser Erkenntnisse werden Rotorstrukturen entwickelt, die, angepasst an jeweils spezifische Anwendungsfälle, mit höherem Wirkungsgrad aufwarten und gleichzeitig mit geringerem Materialeinsatz ressourcenschonender gefertigt werden können.