Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

8 Simulation eines Rohrbündelwärmetauschers zur Biomasseaufheizung
Konkrete Aussagen lassen sich allerdings nur durch weitergehende Untersuchungen treffen.
So könnte z. B. das Verstopfungsverhalten des Rohrbündels an einem Einzelrohr gemessen
werden. Diesem Einzelrohr wird ein äußeres, für einen Wärmetauscher berechnetes
Temperaturprofil nach Abb. 8.3 aufgeprägt (z. B. über eine elektrische Begleitheizung) und
Glucose- oder Salzlösung durchgefördert. Für verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten,
Konzentrationen und Rohrabmessungen kann so das Betriebsverhalten des Wärmetauschers
wirklichkeitsgetreu abgebildet und untersucht werden.
Denkbar wäre auch ein „Auswaschen“ von fester Biomasse oder eine Verdünnung von
schlammiger Biomasse vor dem Einsatz im SCWO-Prozess. Durch Auswaschen wird die
Salzfracht verringert [Kal-2001]. Eine Verdünnung mit Wasser erniedrigt die Salz-
konzentration und erlaubt aufgrund geringerer Viskosität höhere Strömungsgeschwindigkeiten
bei vertretbarem Druckverlust. Es bleibt jedoch zu klären, inwieweit sich eine solche
Vorbehandlung unter ökonomischen Gesichtspunkten rentiert.
Die durchgeführten Simulationsberechnungen basieren auf starken Vereinfachungen.
Aufbauende Arbeiten sollten versuchen, Effekte des heißen Hochdruckwassers wie etwa die
Veränderung des Wärmedurchgangskoeffizienten k mit der Temperatur zu berücksichtigen.
Experimente von Matsumura et al. zeigten in der Nähe der kritischen Temperatur eine
Zunahme der Wärmeübergangszahl α von 2000 auf bis zu 10 000 W m -2 K -1 [Mat-2005]. Die
Wärmeübergangszahl geht nach Formel (8.26) in den Wärmedurchgangskoeffizient k ein
[VDI-1997].
182
1
k
1
= �
�i d w
�
�w 1
�a mit �i = Wärmeübergangszahl innen in W m -2 K -1
dw = Wanddicke des Rohrs in m
�w = Wärmeleitfähigkeit der Rohrwand in W m -1 K -1
�a = Wärmeübergangszahl außen in W m -2 K -1
(8.26)