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Turbokompressor: Entwicklung, Modellierung und Pilottest einer Brüdenrückkompression für Dampftrockner

Turbokompressor: Entwicklung, Modellierung und Pilottest einer Brüdenrückkompression für Dampftrockner

Kategori
Del av bok/rapport
Sammendrag
Dampftrockner zeigen speziell für die Nahrungsmittel- und Futterindustrie deutliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Lufttrocknung. Einer der signifikantesten Vorteile ist die Möglichkeit, den dem Trocknungsgut entwichenen Wasserdampf als Energiequelle für den Trocknungsprozess zu nutzen, mit Hilfe einer Brüdenrückkompression. Effektive industrielle Luft- und Dampftrockner benötigen im besten Fall 0,7 bis 0,8 kWh an thermischer Energie um ein Kilogramm Wasser zu auszutrocknen. Für die Dampftrocknung kann dieser spezifische Energieverbrauch des Systems durch Brüdenrückkompression auf 0,2 kWh(elektrisch)/kg reduziert werden. Turbokompressoren sind eine Alternative zu herkömmlichen Kolben- oder Schraubenverdichter und können besonders bei kleinen Anlagengrößen (<1000 kWthermisch) zur Brüdenkompression eingesetzt werden. Der Prototyp eines Turbokompressors wurde für Dampfkompression entwickelt und in einem industriellen Dampftrockner getestet. Hierbei wurde speziell auf eine kompakte und kosteneffektive Bauweise geachtet. Die Antriebsleistung des Turbokompressors betrug 59 kW und wurde mit Hilfe eines Gleichstrommotors direkt auf das Planetengetriebe des Impellers montiert. Potentiell kann diese Technologie in Hochtemperatur-Wärmepumpen (über 100°C) zum Einsatz kommen, sowohl in offenen als auch in geschlossenen Systemen. Hierbei kann die Energieeffizienz des Kernprozesses deutlich verbessert werden. Im Zuge dieser Arbeit wurden drei verschiedene Modellansätze für Hochgeschwindigkeit-Turbokompressoren (mit bis zu 90.000 U/min) für den Einsatz mit Brüden entwickelt und die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Modellergebnisse verglichen. Die zugrunde liegenden Gleichungen und Eigenschaften jedes der Modelle werden in der Arbeit näher erläutert und diskutiert. Der Aufbau des Trockners sowie die prinzipielle Funktion des Turbokompressors werden in der vorliegenden Arbeit kurz beschrieben. Des Weiteren werden die durchgeführten Versuche erläutert und die Leistung des Kompressors dokumentiert. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch das vorgeschlagene System bis zu 80% der Trocknungsenergie zurück gewonnen werden kann. Dies macht es möglich, bisherige Dampftrocknungssysteme, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, durch elektrisch betriebene Turbokompressoren zur Brüdenkompression zu ersetzen. Eine vereinfachte Investitionsrechnung zeigt auf, dass sich die Investitionskosten innerhalb von einem Jahr amortisieren, selbst für einen Standort in Deutschland.
Språk
Tysk
Forfatter(e)
Institusjon(er)
  • SINTEF Energi AS / Termisk energi
  • Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig
  • Danmark
År
2016
Forlag
DKV - Deutscher Kälte- und Klimatechnischer Verein
Bok
Deutsche Kälte- und Klimatagung 2016 Kassel
ISBN
978-3-932715-91-4