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Verbundprojekt EHR

Titel: Verbundprojekt EHR - Abgaswärmenutzung für schwere On- und Non-Road-Fahrzeuge; Teilvorhaben TU Dortmund: Simulation, Auslegung und Prototypenerprobung von Expandern
Thema: Simulation, Auslegung und Prototypenerprobung von Expandern
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Kooperation: Daimler AG, MTU Friedrichshafen und Lehrstuhl für Thermodynamik, Ruhr-Universität Bochum

 

Durch eine Rekuperation der Abwärme von Verbrennungsmotoren ist eine deutliche Steigerung der Wirkungsgrade, bzw. eine Senkung von Emissionen möglich. Dabei wird ein Wärmestrom vom Abgas auf einen gekoppelten Organic-Rankine-Cycle übertragen und zum Verdampfen eines unter Druck stehenden Fluides verwendet. Dieses wird anschließend in einer Expansionsmaschine entspannt, wobei mechanisch nutzbare Energie gewandelt wird, Abbildung 1.

Im Rahmen des Teilprojekts soll – neben der simulativen Bewertung verschiedener Typen von Rotationsexpandern – exemplarisch ein Schraubenexpander zur Abgaswärmenutzung von Verbrennungsmotoren thermodynamisch ausgelegt, konstruiert und erprobt werden.

Ziel der thermodynamischen Simulation ist die Festlegung der geometrischen Maschinenparameter und die Dimensionierung des Schraubenexpanders für den spezifizierten Anwendungsfall. Die thermodynamische Simulation basiert im Wesentlichen auf der Massen- und Energieerhaltung und soll die Berechnung von Nass- und Heißdampfzuständen innerhalb des Expanders ermöglichen.

Die langjährige Erfahrung des Fachgebiet Fluidtechnik der TU Dortmund im Bereich der Rotationsverdrängermaschinen und die guten Kontakte zu KMU fließen in die Konstruktion und Fertigung eines Prototypen mit ein. Die experimentelle Untersuchung erfolg anschließend in den Versuchseinrichtungen der Projektpartner und am Fachgebiet Fluidtechnik der TU Dortmund. Ziel der experimentellen Exploration in Dortmund ist die messtechnische Ermittlung des Betriebsverhaltens, die Bestimmung des Dampfgehaltes am Austritt des Schraubenexpanders sowie die Validierung der Simulationsmodelle.

 

ORC

Abbildung 1:
Abwärmenutzung von Verbrennungsmotoren mit gekoppeltem Organic-Rankine-Cycle.

 

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Kontakt

Univ. Prof. Dr.-Ing. Andreas Brümmer
Tel.: 0231 755-5720