Glatt- oder Strukturrohr? Bei einem neuen Hochleistungskondensator aus Brandenburg sorgen Rohre mit gezielt veränderten Oberflächen für bisher unerreichte Effekte. Teils wurden um den Faktor 5 höhere Wärmeübertragungsraten gemessen.
Wissenschaftler der TFH Wildau (Brandenburg) entwickeln gemeinsam mit Forschungsingenieuren des ortsansässigen Wärmetauscher-Spezialisten LaMont-Kessel einen branchenübergreifend nutzbaren, multifunktionalen Rohrbündelkondensator, der sich inzwischen als Superkondensator erweist. Nach Angaben des Entwicklerteams soll die für Kraftwerks- und Industrieanwendungen konzipierte Kondensatorfamilie gegenüber herkömmlichen Systemen mit Glattrohr eine mehrfach höhere Wärmeübertragungsleistung bei halbiertem Anlagenvolumen haben. Auch die unerwünschte Materialablagerung in oder an den Rohren, die Foulingneigung der Anlagen, soll um rund 80 % sinken. Damit verlängern sich die Wartungsintervalle erheblich.
Ermöglicht wird dieser Effizienzsprung durch Verwendung sogenannter „Industrial Power Tubes“(ip tube)-Strukturrohre mit differenziert auslegbarer Oberfläche. Nach patentierten Verfahren werden dazu Halbzeuge mit Durchmessern von 8 bis 60 mm aus Stahl, Edelstahl oder Kupfer durch gleichmäßige Prägungen unterschiedlicher Tiefe und Gestalt umgeformt und mit bedarfsangepassten kristallinen Kupfer- oder Nickelstrukturen bestückt.
Die Wandverformung erzwingt in durchströmenden Medien wie Wasserdampf oder organischen Substanzen Turbulenzen. So lässt sich die Intensität der Wärmeübertragung gegenüber geradlinig, laminar strömenden Stoffen um den Faktor drei bis fünf erhöhen, wie realitätsnahe Tests unter Beweis gestellt haben. „Das gestattet drastisch geringere Abmessungen und einen erheblich reduzierten Materialeinsatz in der Produktion“, erklärt LaMont-Geschäftsführer Dr.-Ing. Udo Hellwig. Mikrostrukturen wirkten dagegen nach anderen physikalischen Prinzipien; sie verbesserten massiv und nachhaltig Tempo sowie Intensität der Dampfkondensation. Die besten Ergebnisse seien durch Kombination beider Technologien zu erzielen. So umgesetzt, steige die Siedeleistung von ip-tube-Material mit Makro- und Mikrostrukturierung um den Faktor sechs. Ein Vergleichstest mit Zementschlamm habe zudem ein deutlich überlegenes Anti-Foulingverhalten der Strukturrohre gezeigt: Während ein Glattrohr bereits nach einer Woche weitgehend zugesetzt und unbrauchbar war, wiesen ip-tube-Vergleichsstücke keine oder nur minimale Ablagerungen auf.
Die Entwicklung des multifunktionalen Hochleistungskondensators wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Bereits Ende Juni solle nach Aussagen der TFH Wildau die Produktionsreife erreicht sein, erste Produktauslieferungen könnten noch 2011 erfolgen. Einsatzfelder für die Neuentwicklung mit einem Leistungsvermögen bis zu mehreren Megawatt finden sich überall dort, wo in vertikaler oder horizontaler Anwendung Temperaturdifferenzen effizienter beziehungsweise unter beengten Raumverhältnissen genutzt werden sollen.
LaMont-Kessel ist seit 80 Jahren auf Energietechnik spezialisiert. Das technologische Potenzial seiner ip tubes zeigte sich bereits seit 2003 in Industrieanwendungen verschiedener Branchen. Die modifizierten Rohre bewähren sich in Wärmeübertragern für die dezentrale Energieversorgung eines süddeutschen Industriegebiets, im Bereich der thermischen Nachverbrennung in Chemieindustrie und Automobilbau, in Verdampfern der Lebensmittelindustrie sowie bei der Bauteilkühlung.
Kontakt: Prof. Udo Hellwig, Geschäftsführer LaMont-Kessel, Tel. (03375) 2195-0, info@lamont-services.com
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