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September 2013
Tammo Wenterodt
Die Bewertung und numerische Optimierung von Wärmeübertragern anhand einer Energieentwertungszahl
Es wird die Energieentwertungszahl entwickelt, die für die Bewertung und Optimierung von energietechnischen Systemen, Teilsystemen, Bauteilen und den darin ablaufenden Prozessen gleichermaßen eingesetzt werden kann. Anhand mehrerer Beispiele und theoretischer Betrachtungen werden die Vorteile der Energieentwertungszahl gegenüber anderen Bewertungskriterien, insbesondere im Bezug auf Wärmeübertrager, gezeigt.
Großen Nutzen liefert die Verwendung der Energieentwertungszahl auch bei CFD-Rechnungen, z.B. bei der Verwendung als Konvergenzkriterium. Die daraus resultierenden Änderungen im Berechnungsablauf für konvektive Wärmeübertragungssituationen mit RANS werden erläutert.
Es wird ein Verfahren für die automatisierte Geometrieoptimierung insbesondere von Wärmeübertragern entwickelt. Es basiert auf der Oberflächenbeschreibung durch Fourierpolynome, die Bewertung der Wärmeübertragung in einer Geometrie durch die Energieentwertungszahl und die Variation und Optimierung der Fourierkoeffizienten durch einen evolutionären Algorithmus. Dieses Verfahren wird erfolgreich für die Optimierung der Geometrie von Rohrbündel- und Plattenwärmeübertragern eingesetzt.
Großen Nutzen liefert die Verwendung der Energieentwertungszahl auch bei CFD-Rechnungen, z.B. bei der Verwendung als Konvergenzkriterium. Die daraus resultierenden Änderungen im Berechnungsablauf für konvektive Wärmeübertragungssituationen mit RANS werden erläutert.
Es wird ein Verfahren für die automatisierte Geometrieoptimierung insbesondere von Wärmeübertragern entwickelt. Es basiert auf der Oberflächenbeschreibung durch Fourierpolynome, die Bewertung der Wärmeübertragung in einer Geometrie durch die Energieentwertungszahl und die Variation und Optimierung der Fourierkoeffizienten durch einen evolutionären Algorithmus. Dieses Verfahren wird erfolgreich für die Optimierung der Geometrie von Rohrbündel- und Plattenwärmeübertragern eingesetzt.
Keywords: Energieeffizienz; Wärmeübertragung; Entropie; Optimierung; Stromerzeugung; Kraftwerkstechnik
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