View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5 Modellierung und Simulation der Anlagenteilkomponenten
Bild 5.5 veranschaulicht den Einbau des Wärmeübertragers im Teststand vor der Isolierung mit
Dämmmaterial. Darüber hinaus ist auf dem rechten Bild die Positionierung der für die Messung
verwendeten Thermoelemente zu erkennen.
Bild 5.5: Plattenwärmeübertrager im eingebauten Zustand (ohne Isolierung).
Um das entwickelte Wärmeübertragermodell zu validieren, wird es zunächst mit den geometrischen
Daten des realen Apparates parametrisiert. Anschließend können Messreihen mit dem in
Bild 5.4 gezeigten Plattenwärmeübertrager bei gleichen Eingangsbedingungen nachgerechnet
und mit den Originalwerten verglichen werden. In der Literatur sind unterschiedliche experimentelle
Techniken zur Untersuchung von Wärmeübertragem beschrieben [90, pp. 2n-285]. Eine
Vielzahl der Methoden beschränkt sich auf stationäre Betriebszustände. Versuchsanordnungen,
die das transiente Verhalten des Wärmeübertragers untersuchen, beruhen in der Regel auf gezielten
Sprüngen, die den Eintrittstemperaturen oder Massenströmen aufgeprägt werden.
Der Wärmeübertrager kann im SOFC-System als Luftvorwärmer verwendet werden, um die der
SOFC zugeführte Frischluft mit dem heißen Abgasstrom vorzuwärmen. Vor diesem Hintergrund
wird der Wärmeübertrager getestet. Messungen mit einer realistischen Abgaszusammensetzung
würden den apparativen Aufwand stark erhöhen, weshalb bei den Versuchen sowohl auf
der Abgasseite als auch auf der Luftseite Luft als Medium zum Einsatz kommt. Zu Beginn des
in Bild 5.6 gezeigten Aufheizversuchs wird der Wärmeübertrager beidseitig mit kalter Luft durchströmt,
so dass er sich in einem stationären Zustand nahe der Umgebungstemperatur befindet.
Auf der Abgasseite wird dann sehr schnell die Temperatur erhöht und das Verhalten der Ausgangsströme
aufgezeichnet. Die Abbildung enthält zum Vergleich die mit dem Wärmeübertragermodell
berechneten Austrittstemperaturen.
Elektrische Vorheizer dienen dazu, den abgasseitigen Luftstrom vor seinem Eintritt in den Wärmeübertrager
vorzuwärmen. Da diese Geräte eine eigene thermische Trägheit besitzen, erhöht
sich die Temperatur des Gasstromes nicht schlagartig sondem mit einer zeitlichen Verzögerung.
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