Projektcluster EnerTHERM

Charakterisierung von industriellen Thermoprozessanlagen

Motivation

Bei industriellen Thermoprozessanlagen entstehen Energieverluste durch die thermische Isolierung, durch Abgase bzw. Kühlluft, durch Wärmestrahlungsverluste sowie durch die Restwärme des Erwärmungsguts und der Hilfsstoffe. Die Energieeffizienz verschlechtert sich im Betrieb durch Alterung von Komponenten, z. B. der Ofenisolierung. Gegenmaßnahmen können ergriffen werden, wenn die Energiebilanz regelmäßig gemessen wird. Dies ist aber sehr aufwändig.
Viele Industrieöfen sind im Inneren für den Anwender eine Black Box.
Die Temperaturverteilung sowie die Zusammensetzung und Strömungsgeschwindigkeit der Ofenatmosphäre lassen sich nur unzureichend bestimmen. Diese Parameter haben jedoch große Auswirkungen auf die Produktqualität nach der Wärmebehandlung.

Zielsetzung

Die Stoff- und Energiebilanz an der Außenhülle industrieller Thermoprozessanlagen soll mit effizienten Methoden erstellt werden. Außerdem sollen Temperaturfelder, Gasströmungen und Gaszusammensetzung im Inneren der Öfen möglichst präzise ermittelt werden. Dazu sind bestehende Verfahren zu testen und ggf. neue Verfahren zu entwickeln. Die Charakterisierung der Thermoprozessanlagen wird als Dienstleistung für Ofenbetreiber und -hersteller angeboten.

Lösungsweg

Die Stoff- und Energieflüsse eines Ofens müssen komplett erfasst werden. Wichtig ist dabei, dass die verwendete Technik nicht in den Prozess eingreift oder ihn stört. Zur Messung werden daher möglichst berührungslose Verfahren verwendet.

Folgende Messmethoden bzw. Messungen sind notwendig:

  • Quantitative 3D-Thermographie
  • Durchflussmessung für Wasser und Gase
  • Leistungsmessung der elektrischen Verbraucher
  • Messung der Temperaturverteilung im Ofen
  • Messung der Ofenatmosphäre
  • Messung der Abgase

Es wird ein mobiles Analysesystem aufgebaut, mit dem Thermoprozessanlagen in der Industrie vermessen werden.