Warmetransportoptimierung in Biogasanlagen durch innovative Warmeubertrager und Konzeptevaluation mittels CFD-Methoden

摘要

Durch die Novellierung des EEG 2017 steigen die Anforderungen an die Energieertragseffizienz von Biogasanlagen. Die bei herkommlichen Anlagen an der Fermenterwand platzierten Heizsysteme sind fur die Energieubertragung suboptimal. Zur Steigerung des Wirkungsgrades von Biogasanlagen werden neuartige Konzepte aufgezeigt, welche die Vorteile der Warmeubertragung durch Zwangskonvektion in Gebieten hoher Stromungsgeschwindigkeiten optimal nutzen. Zeitgleich werden die Wandwarmeverluste durch eine Verlagerung der Bereiche mit hochster Fluidtemperatur in das Fermenterzentrum reduziert. Hierfur sieht ein Konzept die Koppelung eines Rohrwarmeubertragers mit einem Propellerruhrwerk vor. Des Weiteren wird ein Konzept zur Funktionskombination der Homogenisierung und des Warmeeintrags mittels der Nutzung von Axialruhrwerken als Mischeinrichtung und Warmetauscher untersucht. Der Einfluss der Paddelgeometrie und des Anstellwinkels auf eine optimale Durchmischung und Warmeeintrag bei variierender Drehzahl steht im Fokus der Untersuchungen. Die mit numerischen Stromungssimulationen evaluierten Konzepte sind fur eine effiziente Abdeckung des benotigten Warmebedarfs von Biogasanlagen bei guter Durchmischung sehr geeignet.