Entwicklung eines energetisch und wirtschaftlich optimierten Verfahrens zur Herstellung des Kälteträgers Eisbrei . Schlussbericht FHprofUnd2007 - Projekt "3E". Laufzeit: September 2008 - August 2011
(Deutsch)
Bitte wählen Sie ihr Lieferland und ihre Kundengruppe
Es soll ein Eisbreierzeugungsverfahren ohne Kratzverdampfer entwickelt werden. Die Basis für diesen neuartigen Eisbreierzeuger ist die passende Kombination aus den Parametern Zusatzstoffgehalt, Eisanteil, Strömungsform, Wärmeübertrageroberfläche und Temperaturdifferenz zwischen Wärmeübertrageroberfläche und Eisbrei (Fluid), mit der es nicht zur Eisbildung bzw. Eisanhaftung an der kalten Wärmeübertrageroberfläche kommt. Diese soll somit dauerhaft frei von Eis bleiben. Die Temperaturdifferenz zwischen Wärmeübertrageroberfläche und Fluid wurde als Zielgröße gewählt, während die anderen Parameter einzeln variiert werden. Die Temperaturdifferenz zwischen Wärmeübertrageroberfläche und Fluid, bei der die Wärmeübertrageroberfläche gerade eisfrei bleiben sollte, wird als zulässige Wandunterkühlung bezeichnet. Zur Bearbeitung dieser Aufgabe wurden insgesamt drei Prüfstände aufgebaut. Zwei davon sind baugleich. Damit wird für jeden Parameter ermittelt, unter welcher Bedingung dieser Parameter die höchste zulässige Wandunterkühlung erreicht. Der dritte Prüfstand ist ein Prototyp, in dem die Kombination der als optimal ermittelten Parameterbedingungen, auf den Dauerbetrieb getestet werden kann. Die Untersuchungen der einzelnen Parameter werden mittels der aus der chemischen Industrie bekannten polythermen Messmethode durchgeführt. Zur Validierung der Messmethode und als Vergleichsmessungen wurden zusätzlich zu den Messungen mit Eisbrei bei einem Eisanteil xEis >0, Messungen ohne Eispartikel (xEis = 0) durchgeführt. Für xEis = 0 konnte gezeigt werden, dass die zulässige Wandunterkühlung mit zunehmendem Ethanolgehalt sinkt. Die gleiche Abhängigkeit ergab sich für den Einfluss des Gehalts von Natriumchlorid. Für Ethylenglykol ist keine eindeutige Abhängigkeit sichtbar. Für eine Wärmeübertrageroberfläche konnte gezeigt werden, dass die zulässige Wandunterkühlung höher ist als für den als Referenz gewählten Wärmeübertrager aus Kupfer. Die Untersuchung weiterer Wärmeübertrager ist in Bearbeitung. Es wurde gezeigt, dass die Struktur des Eises, das sich um den Wärmeübertrager herum anlagert, vom Ethanolgehalt abhängig ist. Mit zunehmendem Ethanolgehalt wird die Eisstruktur weicher und offener. Es konnte gezeigt werden, dass bei den gegebenen Versuchsbedingungen die Reihenfolge der Messungen keinen Einfluss auf deren Ergebnis hat. Für xEis > 0 konnte bisher keine eindeutige Abhängigkeit der zulässigen Wandunterkühlung vom Ethanoigehalt festgestellt werden. Untersuchungen von Natriumchlorid-Lösungen sind derzeit in Bearbeitung und Untersuchungen mit Ethylenglykol stehen noch aus. Es konnte gezeigt werden, dass die zulässige Wandunterkühlung bis zu einem Eisanteil von 20 %(w/w) mit zunehmendem Eisanteil steigt und danach wieder abfällt. Untersuchungen der zulässigen Wandunterkühlung bei verschiedenen Wärmeübertrageroberflächen sind in Bearbeitung. Für die Untersuchungen mit xEis > 0 sind die ermittelten zulässigen Wandunterkühlungen mit etwa 1 K sehr gering. Weitere Untersuchungen erfolgen, um die Parameter zu finden, mit denen höhere zulässige Wandunterkühlungen erreicht werden können. Messdaten weiterer Untersuchungen sind vorhanden und werden derzeit noch ausgewertet. Weitere Messungen und Analysen werden im Rahmen der Doktorarbeit durchgeführt, die auf Grundlage dieses Forschungsprojektes angefertigt werden wird.
Entwicklung eines energetisch und wirtschaftlich optimierten Verfahrens zur Herstellung des Kälteträgers Eisbrei . Schlussbericht FHprofUnd2007 - Projekt "3E". Laufzeit: September 2008 - August 2011