Details
| Original language | German |
|---|---|
| Number of pages | 12 |
| Publication status | Published - 2023 |
| Event | DKV-Tagung 2023 - Hannover, Germany Duration: 22 Nov 2023 → 24 Nov 2023 https://www.dkv.org/ |
Conference
| Conference | DKV-Tagung 2023 |
|---|---|
| Country/Territory | Germany |
| City | Hannover |
| Period | 22 Nov 2023 → 24 Nov 2023 |
| Internet address |
Abstract
Steigerung der volumetrischen thermischen Leistungs-dichte sind dabei sogenannte Lattice Structures, Gitterstrukturen aus periodischen Einheitszellen. Zur thermofluiddynamischen Optimierung kann eine Vielzahl von Parametern angepasst werden. Dies erfordert eine grundlegende Untersuchung der Auswirkung der Parametervariationen. Die Generierung solcher Strukturen erfolgt über eine skriptbasierte Konstruktionsumgebung. Im folgenden Beitrag werden drei unterschiedlich ausgerichtete Diamond-Lattice-Structures generiert und messtechnisch charakterisiert. Der Algorithmus zur Generierung wird beschrieben. Die Strukturen unterscheiden sich bezüglich Anordnung und Ausrichtung. Sie sind auf der Gas-Seite eines kompakten, mittels PBF-LB/M gefertigten Gaskühlers verortet. Wärmeübergang und Druckverlust werden für Leerrohr-Eintritts-Reynolds-Zahlen von 700 bis 9000 vermessen und untereinander sowie mit einem konventionellen, geometrisch ähnlichen Referenz-Rohrbündel verglichen. Die effizienteste Struktur hat gegenüber den beiden anderen um 50 % bzw. 57 % niedrigere mittlere Druckverluste, wobei die Wärmeströme jedoch im Mittel nur um 23 % bzw. 18 % abnehmen. Dies zeigt, dass über Parametervariationen eine deutliche Effizienzsteigerung möglich ist. Der Rohrbündelwärmeübertrager weist eine durchgehend niedrigere volumetrische Leistungsdichte auf, wobei die auftretenden Druckverluste jedoch ebenfalls geringer ausfallen.
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2023. Paper presented at DKV-Tagung 2023, Hannover, Lower Saxony, Germany.
Research output: Contribution to conference › Paper › Research › peer review
}
TY - CONF
T1 - Strukturen in additiv gefertigten Wärmeübertragern
T2 - DKV-Tagung 2023
AU - Kahlfeld, Robin
AU - Meyer, Ina
AU - Lachmayer, Jasper
AU - Messmann, Cameron Owen
AU - Thies, Niklas
AU - Ehlers, Tobias
AU - Kabelac, Stephan
AU - Lachmayer, Roland Johann
N1 - Danksagung Gefördert durch das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK) - School for Additive Manufacturing SAM
PY - 2023
Y1 - 2023
N2 - Das pulverbettbasierte Schmelzen von Metallen mittels Laserstrahl (PBF-LB/M) ermöglicht als additives Fertigungsverfahren neuartige, hocheffiziente Wärmeübertrager mit komplexen inneren Strukturen. Ein Ansatz zur Steigerung der volumetrischen thermischen Leistungs-dichte sind dabei sogenannte Lattice Structures, Gitterstrukturen aus periodischen Einheitszellen. Zur thermofluiddynamischen Optimierung kann eine Vielzahl von Parametern angepasst werden. Dies erfordert eine grundlegende Untersuchung der Auswirkung der Parametervariationen. Die Generierung solcher Strukturen erfolgt über eine skriptbasierte Konstruktionsumgebung. Im folgenden Beitrag werden drei unterschiedlich ausgerichtete Diamond-Lattice-Structures generiert und messtechnisch charakterisiert. Der Algorithmus zur Generierung wird beschrieben. Die Strukturen unterscheiden sich bezüglich Anordnung und Ausrichtung. Sie sind auf der Gas-Seite eines kompakten, mittels PBF-LB/M gefertigten Gaskühlers verortet. Wärmeübergang und Druckverlust werden für Leerrohr-Eintritts-Reynolds-Zahlen von 700 bis 9000 vermessen und untereinander sowie mit einem konventionellen, geometrisch ähnlichen Referenz-Rohrbündel verglichen. Die effizienteste Struktur hat gegenüber den beiden anderen um 50 % bzw. 57 % niedrigere mittlere Druckverluste, wobei die Wärmeströme jedoch im Mittel nur um 23 % bzw. 18 % abnehmen. Dies zeigt, dass über Parametervariationen eine deutliche Effizienzsteigerung möglich ist. Der Rohrbündelwärmeübertrager weist eine durchgehend niedrigere volumetrische Leistungsdichte auf, wobei die auftretenden Druckverluste jedoch ebenfalls geringer ausfallen.
AB - Das pulverbettbasierte Schmelzen von Metallen mittels Laserstrahl (PBF-LB/M) ermöglicht als additives Fertigungsverfahren neuartige, hocheffiziente Wärmeübertrager mit komplexen inneren Strukturen. Ein Ansatz zur Steigerung der volumetrischen thermischen Leistungs-dichte sind dabei sogenannte Lattice Structures, Gitterstrukturen aus periodischen Einheitszellen. Zur thermofluiddynamischen Optimierung kann eine Vielzahl von Parametern angepasst werden. Dies erfordert eine grundlegende Untersuchung der Auswirkung der Parametervariationen. Die Generierung solcher Strukturen erfolgt über eine skriptbasierte Konstruktionsumgebung. Im folgenden Beitrag werden drei unterschiedlich ausgerichtete Diamond-Lattice-Structures generiert und messtechnisch charakterisiert. Der Algorithmus zur Generierung wird beschrieben. Die Strukturen unterscheiden sich bezüglich Anordnung und Ausrichtung. Sie sind auf der Gas-Seite eines kompakten, mittels PBF-LB/M gefertigten Gaskühlers verortet. Wärmeübergang und Druckverlust werden für Leerrohr-Eintritts-Reynolds-Zahlen von 700 bis 9000 vermessen und untereinander sowie mit einem konventionellen, geometrisch ähnlichen Referenz-Rohrbündel verglichen. Die effizienteste Struktur hat gegenüber den beiden anderen um 50 % bzw. 57 % niedrigere mittlere Druckverluste, wobei die Wärmeströme jedoch im Mittel nur um 23 % bzw. 18 % abnehmen. Dies zeigt, dass über Parametervariationen eine deutliche Effizienzsteigerung möglich ist. Der Rohrbündelwärmeübertrager weist eine durchgehend niedrigere volumetrische Leistungsdichte auf, wobei die auftretenden Druckverluste jedoch ebenfalls geringer ausfallen.
KW - Wärmeübertrager
KW - Lattice Structures
KW - Additive Fertigung
KW - PBF-LB/M
U2 - 10.15488/16806
DO - 10.15488/16806
M3 - Paper
Y2 - 22 November 2023 through 24 November 2023
ER -