Strömungs- und strukturmechanische Auslegung eines Turboverdichters für Wasserdampf für den Betrieb in einer Hybridkälteanlage


Doktorand:
Thomas Eckert, Dipl.-Ing.


Betreuende Professoren:
Prof. Dr. Christian Schweigler, Hochschule München
Prof. Dr. Ing. Hartmut Spliethoff , Technische Universität München


Die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) einer Absorptionskältemaschine (AbKM) mit einem Blockheizkraftwerk (BHKW) oder Fernwärme hat ein großes Potential zur Verringerung des elektrischen Energiebedarfs. Für einen effizienten und wirtschaft- lichen Betrieb erfordert die thermisch angetriebene Kältemaschine jedoch Antriebs- wärme oberhalb einer Grenztemperatur von 80°C. Durch Erweiterung der AbKM mit einem kreislaufintegrierten Verdichter werden günstigere Bedingungen für die Nutzung von Niedertemperaturwärme für den Antrieb der Kälteerzeugung geschaffen. Durch Aufteilung des erforderlichen Druckhubs auf den mechanischen und den thermischen Anlagenteil wird die Anforderung an den „thermischen Verdichter“ verringert, so dass die geforderte Antriebstemperatur sinkt, der Temperaturhub erhöht oder die Kälte- leistung gesteigert werden kann.


In der Dissertationsarbeit wird ein Turboverdichter mit den Anforderungen für das Kältemittel Wasser für den flexiblen Betrieb einer HKM ausgelegt und erprobt. Aufgrund der geringen Dichte des Wasserdampfes, der hohen Volumenströme, sehr niedrigen Reynolds- und hohen Mach-Zahlen werden hohe struktur- und strömungsmechanische Anforderungen an den Verdichter gestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Einlauf- geometrie, Laufrad und Diffusor hinsichtlich Effizienz und Betriebsbereich für die Anwendung in der Kältemaschine entwickelt.