Energieoptimierte Trennung von Eis - Aluminiumverbindungen durch induktiv erzeugte Wärmeimpulse
Jakob Schaaf
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Jakob Schaaf, Energieoptimierte Trennung von Eis - Aluminiumverbindungen durch induktiv erzeugte Wärmeimpulse (2017), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832593278
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Beschreibung / Abstract
Eis auf metallischen Oberflächen schränkt in vielen Anwendungen die Funktion ein oder führt zu zum Teil sicherheitsrelevanten Ausfällen. In vielen Anwendungen ist ein Entfernen des Eises von der metallischen Oberfläche erforderlich. Mechanische Enteisungen mit Schabern oder Kratzern erfordern einen hohen Antriebsenergieaufwand und unterliegen Verschleiß. Thermische oder thermodynamische Enteisungen lösen das Eis durch eine Phasenumwandlung zu Wasser. Der Energieaufwand oder die Menge des Lösungsmittels hängen von der aufzuschmelzenden Schichtdicke des Eises ab. Wird das Metall mit einer hohen Wärmestromdichte erwärmt, bildet sich eine dünne Wasserschmelzschicht zwischen dem Eis und dem Metall, wodurch das Eis leicht von der Oberfläche gelöst werden kann.
Der Einsatz hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder zur induktiven Erwärmung des Metalls erzeugt eine frequenzabhängige dünne Erwärmungsschicht. Die als Skin Effekt bekannte Methode wird zur energieoptimierten Enteisung in dieser Arbeit untersucht.
Ein mögliches Anwendungsgebiet der induktiven Eisablösung ist der Einsatz in Ice Slurry Anlagen zur Erzeugung des Eisbreies. In den sekundären Kältesystemen werden überwiegende schabende Methoden zur Eisbreierzeugung eingesetzt. Der Energieaufwand zur Eisbreierzeugung stellt derzeit das größte Hemmnis für Eisbreianlagen dar. Die induktive Eisablösung kann den Energieeintrag für vergleichbare schabende Elemente um bis zu 89 % reduzieren.
Der Einsatz hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder zur induktiven Erwärmung des Metalls erzeugt eine frequenzabhängige dünne Erwärmungsschicht. Die als Skin Effekt bekannte Methode wird zur energieoptimierten Enteisung in dieser Arbeit untersucht.
Ein mögliches Anwendungsgebiet der induktiven Eisablösung ist der Einsatz in Ice Slurry Anlagen zur Erzeugung des Eisbreies. In den sekundären Kältesystemen werden überwiegende schabende Methoden zur Eisbreierzeugung eingesetzt. Der Energieaufwand zur Eisbreierzeugung stellt derzeit das größte Hemmnis für Eisbreianlagen dar. Die induktive Eisablösung kann den Energieeintrag für vergleichbare schabende Elemente um bis zu 89 % reduzieren.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- Formelzeichen
- Indizes und Abkürzungen
- 1 Einleitung
- 2 Kenntnisstand
- 2.1 Eisbrei
- 2.2 Verfahren zur Eisbreierzeugung
- 2.3 Eisbreierzeugung mit induktiver Erwärmung
- 2.4 Adhäsionsspannung Eis – Aluminium
- 2.5 Induktive Erwärmung
- 2.6 Zielsetzung der Arbeit
- 3 Vorgehensweise
- 3.1 Messaufbau
- 3.2 Versuchsablauf
- 3.3 Versuchsvorbereitung
- 4 Ergebnisse
- 4.1 Oberflächenmessungen
- 4.2 Adhäsionsmessungen ohne induktive Erwärmung
- 4.3 Oberflächenfeldstärken
- 4.4 Simulation
- 4.5 Messungen mit induktiver Erwärmung
- 4.6 Zusammenhang zwischen Spannungsverlauf und Schmelzschicht
- 5 Diskussion
- 5.1 Einflussfaktoren auf die Eisablösung
- 5.2 Energetischer Wirkungsgrad
- 5.3 Energetischer Vergleich zur schabenden Methode
- 6 Zusammenfassung
- 7 Literaturverzeichnis
- 8 Abbildungsverzeichnis
- 9 Tabellenverzeichnis
- 10 Anhang