Regensburg, Univ., Diss., 2007

Proefschrift Maastricht. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Kältemaschinen und Wärmepumpen haben in den letzten Jahren ein Wandel bei der Verwendung der Kältemittel erlebt. Die Ursachen für ein Umdenken lagen zum einen im Ozonabbaupotential (ODP) und zum anderen im Treibhauspotential (GWP) der eingesetzten Kältemittel. Die aktuelle Novellierung der F-Gas Verordnung soll den Einsatz von fluorierten Treibhausgasen (F-Gase) einschränken und wurde am 30.03.2023 im EU-Parlament angenommen. Sofern auch der EU-Rat zustimmt, wovon stark ausgegangen wird, tritt die neue Verordnung in Kraft. Die Entscheidung soll im 3.Quartal 2023 fallen. Damit wird der grundsätzliche Einsatz von F Gasen ab 2025 verboten. Zusätzlich wird diskutiert, im Rahmen eines Verbotes von mehr als 10,000 Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS), einen Großteil der restlichen Low-GWP Kältemittel zu verbieten. Dies stellt auch die aktuelle Forschung vor neue Herausforderungen. Mit den zuvor beschriebenen gesetzlichen Rahmenbedingungen liegt der Fokus in Zukunft zunehmend auf natürlichen Kältemitteln. Ammoniak (R717), Kohlendioxid (R744), Kohlenwasserstoffe [Isobutan (R600a) z.B.] und Wasser (R718) kommen bereits seit Millionen von Jahren in der Natur vor. Ihr Einsatz in der Industrie – seit über 100 Jahren. Auf Grund dessen erforscht die Forschungsplattform Kälte- und Energietechnik in einem Teilprojekt, Komponenten und Betriebsarten von Kälteanlagen mit dem Kältemittel Ammoniak. Diese Arbeit soll dabei einen Beitrag zu theoretischen Voruntersuchungen an luftbeaufschlagten Verdampfern für Verdampfungsprozesse bis -30 °C leisten. Der Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf der Beeinflussung der Strömungsform der 2-Phasenströmung innerhalb des Verdampfers zur Verbesserung der Rohrbenetzung und damit einer Verbesserung des inneren Wärmeübergangskoeffizienten, sowie der Bewertung der Verbesserungsmöglichkeiten.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Methodisches Vorgehen 2 Stand der Technik 2.1 Ammoniak als natürliches Kältemittel 2.2 Grundlagen Kompressionskältekreislauf 2.3 Aufbau von Verdampfern für die Trockenexpansion 3 Analytische Berechnung von Wärmeübertragungsvorgängen in luftbeaufschlagten Verdampfern 3.1 Grundlagen der Wärmeübertragung 3.2 Äußerer Wärmeübergang 3.3 Berechnungsmodelle für das Strömungssieden zweiphasiger Fluide im horizontalen Rohr 3.3.1 Einführung Strömungssieden 3.3.2 Strömungsformen beim horizontalen Strömungssieden 3.3.2.1 Einfluss der Strömungsform 3.3.2.2 Schichtenströmung 3.3.2.3 Wellenströmung 3.3.2.4 Ringströmung 3.3.2.5 Intermittierende Strömung 3.3.3 Rechnerische Bestimmung der Strömungsform mittels Strömungskarten 3.3.4 Berechnung des inneren Wärmeübergangskoeffizient 3.3.4.1 Asymptotische Modell 3.3.4.2 Strömungsformorientiertes Modell 3.4 Programmierung für die Rechnung mit den Modellen 3.4.1 Funktionsweise 3.4.2 Validierung der Modelle 4 Steigerung des inneren Wärmeübergangskoeffizienten 4.1 Überblick von Modifizierungsmöglichkeiten 4.2 Berechnungen zu Rippenrohr und Ringkanälen 4.2.1 Rippenrohr 4.2.1.1 Parameter von Rippenrohren 4.2.1.2 Berechnungsgrundlagen 4.2.1.3 Vergleich Rippenrohr mit Glattrohr für m ̇ = 27 kg/m²s 4.2.1.4 Vergleich Rippenrohr mit Glattrohr für m ̇ = 9 kg/m²s 4.2.1.5 Ergebnisse und Diskussion 4.2.2 Ringkanäle 4.2.2.1 Parameter von Ringkanälen 4.2.2.2 Berechnungsgrundlagen 4.2.2.3 Vergleich von Ringkanälen mit Rippen- und Glattrohr für M_ref = 10.62 kg/h 4.2.2.4 Vergleich von Ringkanälen mit Rippen- und Glattrohr für M_ref = 3.54 kg/h 4.2.2.5 Ergebnisse und Diskussion 5 Zusammenfassung und Ausblick 6 Literaturverzeichnis

Small scale biogas plants (max digester volume 1000 m3) in Sweden produced in average 1.26 GWh per plant in 2014. Most of the biogas was used for combined heat and power production. The relatively cheap electricity in Sweden makes this a low profit business. If the biogas is upgraded to vehicle fuel its value will increase. However, upgrading biogas with conventional methods is costly, and for small scale biogas plants this cost cannot be justified. Development of alternative upgrading methods is an option to decrease the cost of upgrading and making small scale vehicle fuel production a reality. In this master thesis the upgrading method known as in-situ methane enrichment was investigated. This method involves desorption of carbon dioxide in the sludge using a desorption chamber separated from the digester. Air is blown through the sludge for desorption of carbon dioxide. Subsequently, the sludge is pumped back to the digester. The aim was to perform an energy mapping on the enrichment facility installed at the biogas plant (260 m3) at Sötåsens naturbruksgymnasium. In addition, the possibility to absorb ammonium-nitrogen in the off-gas from the process using a scrubber was also investigated in laboratory-scale. The results showed that the upgrading facility lost large quantities of heat during operation. During the coldest circumstances using an air flow of 260 m3/h through the sludge, the heat loss was 495 kWh/day. The corresponding efficiency of carbon dioxide removal was 7.6 kWh/m3 removed carbon dioxide. With proper insulation and heat recovery, the facility has the potential to decrease the heat demand to ca 139 kWh/day, giving an efficiency of 2.3 kWh/m3 removed carbon dioxide. The electric efficiency was 1 kWh/m3 removedcarbon dioxide. The laboratory test of ammonium-nitrogen absorption indicated that the plant has a potential to absorb 59 – 275 kg nitrogen/year by installing a scrubber with a volume of 122 l. The economic benefits are small, but other values such as reduced ammonia pollution or heat recovery solutions using a scrubber should be considered. / Biogas 2020

Stuttgart, Univ., Diss., 2007.

Tübingen, Univ., Diss., 2008.

Universiẗat, Diss., 2002--Kaiserslautern.

Universiẗat, Diss., 2002--Tübingen.

Techn. Hochsch., Diss., 2003--Aachen.

Universiẗat, Diss., 2003--Stuttgart.