Wärmetransportoptimierung in Biogasanlagen durch innovative Wärmeübertrager und Konzeptevaluation mittels CFD-Methoden

Durch die Novellierung des EEG 2017 steigen die Anforderungen an die Energieertragseffizienz
von Biogasanlagen. Die bei herkömmlichen Anlagen an der Fermenterwand platzierten
Heizsysteme sind für die Energieübertragung suboptimal. Zur Steigerung des Wirkungsgrades
von Biogasanlagen werden neuartige Konzepte aufgezeigt, welche die Vorteile der
Wärmeübertragung durch Zwangskonvektion in Gebieten hoher Strömungsgeschwindigkeiten
optimal nutzen. Zeitgleich werden die Wandwärmeverluste durch eine Verlagerung der
Bereiche mit höchster Fluidtemperatur in das Fermenterzentrum reduziert. Hierfür sieht ein
Konzept die Koppelung eines Rohrwärmeübertragers mit einem Propellerrührwerk vor. Des
Weiteren wird ein Konzept zur Funktionskombination der Homogenisierung und des Wärmeeintrags
mittels der Nutzung von Axialrührwerken als Mischeinrichtung und Wärmetauscher
untersucht. Der Einfluss der Paddelgeometrie und des Anstellwinkels auf eine optimale
Durchmischung und Wärmeeintrag bei variierender Drehzahl steht im Fokus der Untersuchungen.
Die mit numerischen Strömungssimulationen evaluierten Konzepte sind für eine effiziente Abdeckung des benötigten Wärmebedarfs von Biogasanlagen bei guter Durchmischung
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sehr geeignet.