Projektcluster EnerTHERM

Verbesserung von Thermoprozessanlagen

Motivation

Die Energieeffizienz von Thermoprozessanlagen hängt in komplexer Weise von deren Konstruktion, den verwendeten Materialien, der Anordnung des Wärmebehandlungsguts und den Prozessparametern der Wärmebehandlung ab. Das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen den Einflussgrößen ist unzureichend. Eine experimentelle Optimierung der Energieeffizienz ist deshalb sehr aufwändig.
Umgekehrt stehen FE-Verfahren zur Verfügung, mit denen Wärmetransportphänomene unter Einbeziehung von Wärmestrahlung, -konvektion und -leitung berechnet werden können.

Zielsetzung

Mit Computersimulationen sollen die Einflussparameter, die die Energieeffizienz von industriellen Thermoprozessanlagen bestimmen, und deren Wechselwirkung ermittelt werden. Neue Thermoprozessanlagen sollen so zielgerichtet ausgelegt und die Prozessparameter an bestehenden Anlagen im Hinblick auf Energieeffizienz und Produktqualität optimiert werden.

Lösungsweg

Am HTL werden FE-Modelle zu den wichtigsten kontinuierlichen und diskontinuierlichen Ofentypen erstellt. Die geometrischen Daten dazu stammen aus der Vermessung existierender Industrieöfen (Teilprojekt: Potentialanalyse Thermoprozessanlagen). Die benötigten Materialdaten werden im Teilprojekt: Hochtemperatur-Materialcharakterisierung erfasst.
Die FE-Modelle werden für jeden Ofentyp anhand des Vergleichs mit der Energiebilanz realer Öfen validiert. Danach lassen sich die Auswirkungen von Veränderungen der Konstruktion, der Ofenmaterialien oder der Prozessparameter bewerten, ohne dass diese bereits experimentell umgesetzt werden müssen.
Die Wirtschaftlichkeit von energieeffizienten Thermoprozessen kann so vorab nachgewiesen und damit deren Umsetzung in die Produktionspraxis gefördert werden.