Erhöhung der Energieeffizienz durch Wärmeintegration. Bestimmung des äußeren Wärmeübergangskoeffizienten bei der Kondensation eines binären Gemisches an einem Rippenrohr

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2015 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Chemieingenieurwesen, Note: 1,3, Technische Universität München (Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik), Sprache: Deutsch, Abstract: Im Rahmen dieser Arbeit wird die Kondensation eines binären Gemiesches aus n-Pentan und iso-Octan in einem Wärmeübertrager mit einem niedrig berippten Kühlwasserrohr untersucht. Anhand experimentell gewonnener Daten konnte der äußere Wärmeübergangskoeffizient des niedrig berippten Rohres in der Versuchsanlage bestimmt werden. Die Abhängigkeit dieser Größe von der Wärmestromdichte wurde hinsichtlich einer Theorie zur Kondensation von Gemischen interpretiert. Zudem wurden die erhaltenen Werte mit theoretischen und experimentellen Ergebnisse für reine Fluide und für Gemische verschiedener Zusammensetzungen verglichen. Es wurden ferner Korrelationen zwischen der Film-Reynolds-Zahl und der Wärmestromdichte sowie zwischen der Lewis-Zahl bzw. der relativen Flüchtigkeit und dem Molanteil von n-Pentan nachgewiesen.
In Zeiten des anthropogenen Klimawandels, rückläufiger Versorgungssicherheit von Energieträgern sowie steigender und volatiler werdender Energiepreise kommt der Realisierung eines effienteren Umgangs mit Energie in allen Bereichen unserer Gesellschaft, so auch in der stoffumwandelnden Industrie, eine große Bedeutung zu. Dadurch können einerseits die Energiekosten der Unternehmen gesenkt sowie Preisschwankungen abgefedert werden und andererseits auch ein wichtiger Beitrag zum Gelingen der Energiewende geleistet werden. Diese soll dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) zufolge aus zwei Säulen bestehen, dem Ausbau der erneuerbaren Energien sowie der Erhöhung der Energieeffizenz.
Zum zweiten Punkt zählen die Einsparung von Energie durch Änderung des Verbrauchsverhaltens, insbesondere aber auch durch die Entwicklung technischer Lösungen, wie zum Beispiel der Erhöhung der Effizienz von Prozessen durch Wärmeintegration, wodurch der Bedarf an externer Energie stark gesenkt werden kann. Unter dem Konzept der Wärmeintegration versteht man nicht nur die Kombination von Kühl- und Heizprozessen, sondern alle Methoden der Erhöhung der Energieeffizienz in industriellen Prozessen. Hierzu gehört unter anderem auch die Optimierung des Wärmeübergangs in Wärmeübertragern, welche Gegenstand dieser Arbeit ist. Wärmeübertragungsprozesse spielen eine wichtige Rolle in der stoumwandelnden Industrie und sind für einen erheblichen Teil des Energiebedarfs in Deutschland verantwortlich. Aus diesem Grund ist ein besonderes Interesse an der Realisierung von Einsparpotentialen in diesem Bereich geboten.