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Fouling

Ablagerungsbildung und Reinigung in industriellen Prozessen

Ablagerungen in Wärmetauschern sind ein chronisches Betriebsproblem in der verarbeitenden Industrie, das die Wärmenutzung und die ökologische Fürsorge gefährdet. Es trägt ein gewaltig geschätztes Preisschild von rund 0,25% des BIP der Industriestaaten. Ablagerungen in Rohren, Strömungskanälen können ein oder mehrere verschiedene größere Betriebsprobleme verursachen: (1) Verlust von Wärmeübertragung, (2) Korrosion unter Ablagerungsschichten, (3) erhöhter Druckabfall und (4) mangelhafte Strömungsverteilung.

In den letzten Jahren hat die Bedeutung dieses Phänomens aufgrund steigender Energiekosten, des Klimawandels als Resultat von Energie-Wandlungsprozessen, technischer Verbesserungen benötigtes effizienteres Wärmemanagement, von Veränderungen der Werkstoffe und der Verabschiedung einschränkender Umweltgesetze, weitere Beachtung erhalten. Verminderung von Ablagerungen ist häufig durch das unzulängliche Wissen der zugrundeliegenden Mechanismen und der flüchtigen und schwankenden Auswirkungen der Ablagerungen auf die Leistung des Wärmetauschers begrenzt.

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Forschung

Das Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) ist für seine Fachkenntnis auf dem Gebiet der Ablagerungsprozesse auf adiabaten und nicht-adiabaten Oberflächen weltbekannt. Das ITW ist seit 1980 durch die Pionierarbeit von Professor Müller-Steinhagen (Rektor von TU Dresden seit August 2010) an dem Forschungsthema Ablagerungen beteiligt und hat seitdem mehr als 200 Papiere und einige Bücher über die Grundlagen und die Verminderung von Ablagerungen veröffentlicht. 
Das Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik besitzt eine umfangreiche Laborausstattung mit modernen Messgeräteausrüstungen und Anlagen. Darüber hinaus organisiert das ITW die, seit 2001 alle zwei Jahre stattfindende, International Fouling Conference und ist an zahlreichen Forschungsprojekten in Zusammenarbeit mit der Industrie auf nationaler und internationaler Ebenen beteiligt.

Forschungsschwerpunkte

  • Erforschung verschiedener Ablagerungsmechanismen auf adiabaten und nicht-adiabaten Oberflächen
  • Modifizierte Heizelemente
  • Mechanische Verringerung von Ablagerungen in Wärmetauschern
  • Entwicklung von anti-fouling Wärmeoberflächen
  • Ökonomische und ökologische Bedeutung von Ablagerungsprozessen

Forschungseinrichtungen

  • Sechs Ablagerungsversuchsanlagen, die Fluide verschiedener Phasen (gasförmig oder flüssig) und physikalischer Eigenschaften bearbeiten können.
  • Messung und Charakterisierung des abgelagerten Gemisches und dessen Zusammensetzung
  • Innovative Beschichtungsapparate, wie zum Beispiel sputtering
  • Messung und Charakterisierung von intelligenten Beschichtungen/ modifizierten Oberflächen, einschließlich Oberflächenspannung, Oberflächenladung, Zusammensetzung und Topographie
  • Mathematische Werkzeuge zum Analysieren experimenteller Daten, einschließlich CFD-Simulationen, intellektueller und mechanistischer Methoden und Bildanalysesysteme

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Kontakt

Abteilung Ablagerungsbildung und Reinigung in industriellen Prozessen
Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW)
Kommissarischer Institutsleiter: Apl. Prof. Dr.-Ing. Klaus Spindler

Universität Stuttgart 
Pfaffenwaldring 6 
70550 Stuttgart, Deutschland 
Tel. +49 (0)711/685-63536 
Fax +49 (0)711/685-63503 

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