Versuchsstand für superkritischen CO2-Kreislauf
Final Report Abstract
Überkritisches Kohlendioxid (engl. supercritical CO2 - sCO2) hat besonders gute Wärmeübertragungseigenschaften in der Nähe des kritischen Punktes (ca. 73,8 bar und 31°C). Durch eine starke Erhöhung der spezifischen Wärmekapazität kann sehr viel Wärme übertragen werden, ohne dass sich die Temperaturen groß ändern. In der Energietechnik kann man sich diese Eigenschaft beispielsweise bei der Konstruktion von Wärmeübertragern zu Nutze machen. Ein anderes Beispiel ist die Joule Kreisläufe (Kreisläufe zur Bereitstellung von Energie, bestehend aus Kompressor, Wärmeübertragern und Turbine), die überkritisches CO2 als Arbeitsmedium nutzen. Diese können viel kompakter gebaut werden als herkömmliche Dampfkraftwerke und ermöglichen durch diese kompakte Bauweise eine bessere Lastfolge im fluktuierenden Stromnetz. In der SCARLETT Anlage (Supercriticial CArbon dioxide Loop at IKE Universtity of StuTTgart) wird Grundlagenforschung zum Wärmeübergang an sCO2 und dem dabei auftretenden Druckverlust durchgeführt. Die gewonnenen Daten dienen zur Validierung von numerischen Simulationen auf Hochleistungsrechnern. Der Versuchskreislauf ist modular aufgebaut und erlaubt den einfachen Austausch von Testständen ohne größere Modifikationen der Anlage. So können auf die Betriebsparameter der SCARLETT-Versuchsanlage skalierte Komponenten eines Joule-Kreislaufs getestet werden. Der Kreislauf selbst besteht aus zwei Vorratsbehältern, einem Verdampfer und einem Überhitzer, einem Hubkolbenverdichter und einer Konditionierung, in der das CO2 weiter erhitzt oder gekühlt werden kann. Je nach Anforderungen des modularen Teststands können so definierte Randbedingungen eingestellt werden. Hinter der Teststrecke wird das CO2 gekühlt, entspannt und in die Vorratsbehälter zurückgefördert.
Publications
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