Thermofluiddynamische Grenzschichtprozesse bei hydrothermaler Nutzung von Fließgewässern

• Main Author: Gappisch, Jessika
• Format: Dissertation
• Language: de
• Published: 2021
• Online Access: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/19282/1/Masterthesis_JessikaGappisch.pdf; Gappisch, Jessika <http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/view/person/Gappisch=3AJessika=3A=3A.html> (2021):Thermofluiddynamische Grenzschichtprozesse bei hydrothermaler Nutzung von Fließgewässern. (Publisher's Version)Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.26083/tuprints-00019282 <https://doi.org/10.26083/tuprints-00019282>, [Master Thesis]

Fließgewässer bieten sich zur Nutzung ihrer Umweltwärme im Rahmen der Wärmebereitstellung durch Wärmepumpen an; denn zum einen hat Wasser eine hohe spezifische Wärmekapazität (etwa 4,2 kJ/(kg K)) und zum anderen wird durch das fließende Wasser dafür gesorgt, dass die Wärmequelle fortlaufend regeneriert. Der Einsatz eines Wärmeübertragers im Fließgewässer macht es möglich, die dortige Umweltwärme aufzunehmen und zur Wärmepumpe zu führen. Wie gut der Wärmeübergang am Wärmeübertrager vollzogen werden kann, hängt unter anderem davon ab, wie sich die laminare Grenzschicht an der Wandung des Wärmeübertragers entwickelt. Sie wirkt wie ein Wärmewiderstand, da hier die Wärme größtenteils über Wärmeleitung transportiert wird und kaum über die effektivere Variante der Konvektion, wie es in der turbulenten Strömung geschieht. Ziel dieser Arbeit ist es, die Entwicklung der Grenzschichten an einem Versuchsstand des Fachgebiets Wasserbau und Hydraulik an der Technischen Universität Darmstadt zu untersuchen. Dabei sollen die Einflüsse der Anströmgeschwindigkeit und der Spaltbreiten des Wärmeübertragers – welche beide die Grenzschichtentwicklung verändern – auf den Wärmeübergang analysiert wer-den. Ergänzend hierzu soll ein Bezug zum Strömungswiderstand bei einem breitenvariierenden Wärmeübertrager hergestellt werden. Im Anschluss wird geprüft, inwieweit sich das Softwarepaket OpenFOAM zur Abbildung von Wärmesenken in Fließgewässern eignet.