Aufbau eines Versuchsstandes zur Visualisierung von Strömungen in thermischen Energiespeichern mit Phasenwechselmaterial

Das Institut für Technische Thermodynamik des DLR forscht mit über 150 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auf dem Gebiet effizienter und ressourcenschonender Energiespeicher und Energiewandlungstechnologien der nächsten Generation. In unserem Fachgebiet Thermische Systeme mit Phasenwechsel in der Abteilung Thermische Prozesstechnik am Standort Stuttgart forschen wir an Technologien zur Speicherung thermischer Energie und entwickeln Speichersysteme für solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse.

Diese Speicher ermöglichen eine Entkoppelung der Verfügbarkeit und des Bedarfs thermischer Energie. Eine Möglichkeit zur Speicherung thermischer Energie sind Latentwärmespeicher (auch Phasenwechselspeicher), bei denen ein festes Speichermedium (z.B. Nitratsalz) beim Beladen schmilzt. Dabei wird Energie vor allem in Form der Schmelzenthalpie gespeichert. Bei Bedarf kann die gespeicherte Energie wieder entnommen werden, wobei das Speichermaterial erstarrt und die Schmelzenthalpie wieder freigibt.

Der Einfluss der beim Schmelzen und Erstarren auftretenden Wärmeübertragungsvorgänge auf die Wärmeübertragungseigenschaften eines thermischen Energiespeichersystems ist noch nicht abschließend verstanden. Dazu gehört das Auftreten natürlicher Konvektion im Speichermaterial: In der flüssigen Phase entstehen durch Temperaturgradienten und daraus entstehenden Dichtegradienten Strömungen, deren Ausprägung abhängig von Materialeigenschaften, Randbedingungen und geometrischen Abmessungen ist.

Am DLR verwenden wir numerische Programmcodes und entwickeln diese weiter, um diese Art der Wärmeübertragung zu simulieren. Um die Simulationsdaten zu validieren und weitere Erkenntnisse über die auftretenden Vorgänge zu erlangen, werden jedoch experimentelle Daten benötigt. Daher ist der Aufbau eines Versuchsstands zur Visualisierung von Phasengrenze und Strömungen geplant. Im Rahmen der Arbeit bearbeiten Sie folgende Teilaufgaben:

• Einarbeitung in die Funktionsweise von thermischen Energiespeichern mit Phasenwechsel
• Konstruktion, Aufbau und Inbetriebnahme eines Versuchsstandes zur Visualisierung von Phasengrenze und Strömungen
• Durchführung von Vorversuchen

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

DLR-Institut für Technische Thermodynamik

Abschlussart

Masterarbeit / Diplomarbeit

Ansprechpartner/in

Name: Herr Julian Vogel

Branche

Forschung und Entwicklung

Anforderungen

• Studium einer Ingenieurswissenschaft: Maschinenbau, Energietechnik, Luft- und Raumfahrttechnik o.ä.
• Freude an Konstruktion und Aufbau von Versuchen sowie experimenteller Arbeit
• sehr gute Kenntnisse in Thermodynamik, Wärmeübertragung und Konstruktionslehre
• Erfahrungen in der Konstruktion und im Versuchsaufbau
• sicherer Umgang mit CAD-Programmen (Autodesk Inventor, AutoCAD oder ähnlich)

Zusatzinformationen

Beginn
01. Januar 2016

Dauer
6 Monate

Beschäftigungsgrad
Vollzeit

DLR-Standort Stuttgart

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