Bauhaus Luftfahrt Jahrbuch 2018

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Funktionsweise des
Partikelreaktors
Die Partikel des reaktiven Materials werden bei hohen
Temperaturen reduziert (rot, oben), durchlaufen einen
Gegenstromwärmeübertrager und werden bei niedrigeren
Temperaturen unter Bildung von Synthesegas (H 2 , CO)
oxidiert (blau, unten).
Operating principle
of the particle reactor
Particles of the reactive material are reduced at high
temperatures (red, upper side), moved through a
counter-flow heat exchanger and are reoxidised at lower
temperatures (blue, lower side), producing synthesis
gas (H 2 , CO).
Source: Falter, C., & Pitz-Paal, R. (2018). Modeling counter-flow particle
heat exchangers for two-step solar thermochemical syngas production.
Applied Thermal Engineering, 132, pp. 613–623. doi: 10.1016/j.applthermaleng.
2017.12.087
H 2 O, CO 2
O 2
H 2 ,CO
T
∆r
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Wirkungsgrad des Wärmeübertragers
im Partikelreaktor
Der Wärmeübergang im Reaktor ist entscheidend von der Durchmischung
der Partikel abhängig und wird zu kleinen Schichtdicken
des Partikelbettes (∆r, Abbildung oben) maximiert.
Efficiency of heat transfer in the
particle reactor
Heat transfer in the reactor is crucially dependent on the level of
mixing of the particles and is maximised towards small thicknesses
of the particle bed (∆r, figure above).
Heat exchanger effectiveness εhe
80 %
70 %
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
0 %
0 0.01
Perfect mixing
No mixing
0.02 0.03 0.04 0.05
∆r of hot particle bed [m]
Source: Falter, C., & Pitz-Paal, R. (2018). Modeling counter-flow particle heat exchangers for two-step solar thermochemical syngas production. Applied Thermal Engineering, 132,
pp. 613–623. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.12.087