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Strahlungsabsorbierende Nanofluide und deren Verdampfungsverhalten

Autor: Jan Rudolf Eggers

ISBN: 978-3-95900-156-4

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2017

Herausgeber der Reihe: Stephan Kabelac

Band-Nr.: IT 1/2017

Umfang: 337 Seiten, 121 Abbildungen

Schlagworte: Solarthermische Stromerzeugung, Nanofluide, Strahlungsabsorption, Mie Streuung, Verdampfung, Kreisprozess

Kurzfassung:

Die Solarthermie gilt als eines der Mittel, die Stromerzeugung dauerhaft von fossilen Energieträgern zu lösen. Eine bereits im kommerziellen Betrieb eingesetzte Technik stellen dabei Kraftwerke nach dem Parabolrinnenprinzip dar. Da der Ort der Absorption an der Außenfläche des Absorberrohres liegt, entstehen prinzipielle Verluste, die die Effizienz eines solchen solarthermischen Systems beschränken. In dieser Arbeit wird daher ein alternatives Konzept untersucht, in dem die Strahlung volumetrisch im Wärmeträgermedium absorbiert wird. So kann die Außentemperatur des Absorbers, die für die thermischen Verluste maßgeblich ist, reduziert werden. Als Absorptions- und Wärmeträgermedium sollen Nanofluide, also Flüssigkeiten mit darin dispergierten, nanoskaligen Partikeln, zum Einsatz kommen.
Die vorliegende Untersuchung geht zunächst auf die Besonderheiten von Nanofluiden ein. Auf Basis der Mie-Theorie wird ein Rechenmodell entwickelt und experimentell validiert, das schließlich die Simulation von Strahlungs- und Temperaturfeldern im Absorber ermöglicht. Im Anschluss wird die für einen thermodynamischen Kreisprozess wichtige Verdampfung von Nanofluiden diskutiert. Schließlich wird der Blick auf eine systemische Betrachtung erweitert. So wird gezeigt, dass für Nanofluide eine neuartige Prozessgestaltung sinnvoll ist, die weitere Vorteile hinsichtlich der Prozessdynamik mit sich bringen kann.

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