Titelaufnahme

Titel
Experimentelle Untersuchungen eines Festbettregenerators mit feinem Kies als Speichermaterial / von Andreas Michalka
Weitere Titel
Experimental analysis on a fixed bed regenerator with fine gravel as storage material
Verfasser / Verfasserin Michalka, Andreas
GutachterWalter, Heimo
ErschienenWien, 2018
Umfang179 Seiten
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Anmerkung
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprueft
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)thermischer Energiespeicher / Festbettregenerator
Schlagwörter (EN)thermal energy storage / packed bed regenerator
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-119603 Persistent Identifier (URN)
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Experimentelle Untersuchungen eines Festbettregenerators mit feinem Kies als Speichermaterial [15.71 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Für die Entkopplung der Energieerzeugung vom Energieverbrauch und um einen nachhaltigen industriellen Anlagenbetrieb zu gewährleisten werden unter anderen thermische Energiespeicher mit hohen Kapazitäten eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden experimentelle Untersuchungen zum transienten Verhalten an einem Festbettregenerator durchgeführt. Die Versuchsanlage wendet das Prinzip der sensiblen Wärmespeicherung an. Dabei erfolgt die Energieaufnahme und -abgabe durch eine Temperaturänderung der Speichermasse. Die Energiezuund abfuhr erfolgt durch das Wärmeträgermedium Luft die durch ein 15 kWth starkes Heizregister bei Bedarf erhitzt wird. Als Speichermaterial wird Kies mit einem mittleren Korndurchmesser von 6 mm und einem Füllgewicht von 595 kg verwendet. Die Auswertungen der ersten Messungen lieferten aufgrund von undichten Absperrklappen physikalisch unrealistische Daten. Nach der Abblendung der Klappen kann der Luftmassenstrom nur mehr von einer Richtung, von unten nach oben, durch den Behälter beim Beund Entladen geleitet werden. Die speicherbare Energie im nutzbaren Bereich von 50265C beträgt 45,78 kWh bei einer maximalen Leistung während eines Zyklus von 9,98 kW. Die Energiedichte im nutzbaren Temperaturbereich liegt bei 82160 kWh pro m. Bei den Versuchsreihen konnte der höchste Nutzungsgrad von 89,09 % bei einem Massenstrom von 250 kg/h erreicht werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sich eine Erhöhung des Massenstroms positiv auf die Zykluszeiten und den Nutzungsgrad auswirkt. Der Kies hat im Vergleich zu den Messungen an der vorherigen Schotter-Schüttung (30 mm) bei einem Massenstrom von 150 kg/h mit knapp 1000 Pa einen um mehr als 12-fach höheren Druckabfall. Bei genauerer Betrachtung der Messwerte von vorangegangenen Versuchsreihen mit der Schotter-Schüttung und dem Wissen über die undichten Absperrklappen, wurden die Messergebnisse falsifiziert und die Gegenüberstellung der Kiesmit der Schotter-Schüttung ist daher nicht aussagekräftig. Als wesentliches Ziel der vorliegenden Diplomarbeit konnten Parameter wie die speicherbare Energie, Leistung und Energiedichte ermittelt und mit ähnlichen Versuchsanlagen verglichen werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Due to the energy revolution, the need for sustainable energy sources is higher than ever. For the process of decoupling the energy production from the energy consumption, thermal energy storage systems with high capacities are being used. In this paper, experimental investigations on the transient behavior on a packed-bed thermal energy storage were conducted. The pilot plant uses the principle of sensible heat storage. In this case, the energy charge and discharge is induced through an alteration of the temperature of the storage mass. Air is primarily being used as the heat transfer medium for the supply and the removal of energy. The air is warmed up by a heating coil with a maximum power of 15 kWth. Gravel with an average grain diameter of 6 mm and a filling weight of 595 kg is being used as the storage material. The evaluation of the first measurements provided physically unrealistic data due to flap leak. After sealing the flaps, the air mass flow can only stream in one direction (from the bottom to the top) through the container with the storage mass during the phase of loading and unloading. In the usable temperature range of 50265C, the regenerator can store 45,78 kWh of energy with a maximum power of 9.98 kW during a cycle. The energy density in the useful temperature range is 82160 kWh per m. The highest efficiency of 89.09 % of all the test series was achieved at a mass flow of 250 kg/h. In summary it can be said that an increase of the mass flow has a positive effect on the cycle times and the degree of the utilization rate. At a mass flow of 150 kg/h and with about 1000 Pa, gravel has a more than 12-times differential pressure compared to the previous measurements on the ballast bed (30mm). When taking a closer look at the measured values of previous test series with the ballast bed and the now gained knowledge about the leaky blocking flaps, the measurement results are falsified and therefore the comparison of the gravel with the ballast bed is not suitable. The goal of this paper was achieved by being now able to compare successfully the examined parameters such as the storable energy, power and energy density and other essential parameters with other similar test facilities.

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