"Maschinentechnik"
| Begriff | Maschinentechnik |
| Metakey | Studiengang/Studienrichtung (institution:field_of_study) |
| Typ | Keyword |
| Vokabular | HSLU |
54 Inhalte
- Seite 1 von 5
Konzept eines Systems zum Antreiben und Kontrollieren eines Sprüharmes in einer Reinigungsanlage
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- Titel
- Konzept eines Systems zum Antreiben und Kontrollieren eines Sprüharmes in einer Reinigungsanlage
- Autor/in
- Datierung
- 11.06.2021
- Beschreibung
- Die vorliegende Bachelorarbeit zeigt die Entstehung einer möglichen Lösung für die Sprüharmkontrolle
in einer Reinigungsanlage. Das Projekt wird zusammen mit der Firma Belimed Life Science als Industriepartner
erarbeitet. Ziel dieser Arbeit ist es ein System zu entwickeln, das die Drehgeschwindigkeit
und Drehrichtung von Sprüharmen in einer Reinigungsanlage steuer- und regelbar macht. Die Anlagen,
für die das System entwickelt wird, kommen hauptsächlich für die Reinigung von pharmazeutischen
Gerätschaften zum Einsatz.
Mit Hilfe eines Brainstormings und Recherchearbeiten werden mögliche Lösungen übersichtlich in verschiedenen
morphologischen Kästen dargestellt. Durch Diskussionen mit Fachleuten der Firma Belimed
Life Science und einer Nutzwertanalyse werden die weniger geeigneten Lösungen Schritt für
Schritt aussortiert. Die Schlussentscheidung des zu entwickelnden Konzeptes wird schliesslich durch
Vorversuche gestützt um die Praxistauglichkeit von Anfang an mitbeurteilen zu können.
Der Lösungsvorschlag für die vorhandene Problemstellung besteht aus dem Antrieb des Sprüharmes
mit Hilfe eines Wasserrades. Dieses wird durch dasselbe Wasser angetrieben, das auch für die Reinigung
verwendet wird. Dadurch sind keine zusätzlichen Betriebsmittel nötig und die Anforderungen
bezüglich Temperatur- und Wasserbeständigkeit können erfüllt werden. Die Drehzahl des Wasserrades
und somit des Sprüharmes kann über proportionale Stromventile stufenlos eingestellt werden.
Durch die unterschiedliche Anordnung der Wasserdüsen für das Antriebswasser kann die Drehzahl
während des Betriebes umgekehrt werden.
Das entwickelte Konzept wird mit Hilfe eines Funktionsmodells auf ihre Funktionen und Tauglichkeit
geprüft. Der dazu gehörende Testbericht liegt in dieser Arbeit aus Zeitgründen nicht vor. Er wird jedoch
nachgereicht und als separates Dokument angefügt.
This bachelor thesis shows the development of a possible solution for spray arm control in a cleaning
plant. The project is being developed together with the company Belimed Life Science as an industrial
partner. The aim of this work is to develop a system that makes the rotational speed and direction of
spray arms in a cleaning plant controllable and adjustable. The plants for which the system is being
developed are mainly used for cleaning pharmaceutical equipment.
With the help of brainstorming and research work, possible solutions are clearly presented in various
morphological boxes. Through discussions with representatives of Belimed Life Science and a utility
analysis, the less suitable solutions are sorted out step by step. The final decision of the concept to be
developed is finally supported by preliminary tests in order to be able to assess the practicability from
the beginning.
The proposed solution for the existing problem consists of driving the spray arm with the help of a
water wheel. This is driven by the same water that is used for cleaning. This means that no additional
operating materials are required and the requirements regarding temperature and water resistance
can be met. The speed of the water wheel and thus of the spray arm can be infinitely adjusted via
proportional flow control valves. By arranging the water nozzles for the drive water in different ways,
the speed can be reversed during operation.
The developed concept is tested for its functions and suitability with the help of a functional model.
Due to time constraints, the corresponding test report is not available in this paper. However, it will
be submitted later and attached as a separate document.
- Die vorliegende Bachelorarbeit zeigt die Entstehung einer möglichen Lösung für die Sprüharmkontrolle
- Urheberrechtshinweis
- Geisseler Samuel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 15.12.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
«variable-rate Application» System für das SBB Heisswasser Spritzfahrzeug
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- Titel
- «variable-rate Application» System für das SBB Heisswasser Spritzfahrzeug
- Autor/in
- Datierung
- 11.06.2021
- Beschreibung
- Diese Bachelor-Thesis beschäftigt sich mit der «variable-rate Application» und deren Einsatz auf den Gleisen. Der Industriepartner ist die SBB. Für sie wurde das Opensourceprojekt AgOpenGPS analysiert und bewertet. Die Thesis vertieft sich in der Analyse der Software, die «variable-rate Application» beinhaltet. Dabei wird herausgearbeitet, ob die Software einsetzbar ist und wo Verbesserungspotential besteht. Um dies systematisch zu machen, wird mit Lösungskonzepten und in unterschiedlichen Phasen gearbeitet. Die Lösungskonzepte bewegen sich zwischen «Software selbst neu programmieren» und «Software unverändert einsetzen». In der ersten Phase wird die Software unverändert beurteilt. In der zweiten Phase wird der Quellcode analysiert. Resultierend aus den Erkenntnissen aus Phase eins und zwei wird der SBB empfohlen, eine eigene Software zu schreiben. In der dritten Phase wird das Laden einer Karte genauer analysiert, um weitere Erkenntnisse für die eigene Software zu erhalten. Am Ende befindet sich ein Ausblick für die Zukunft mit weiteren Erkenntnissen.
This bachelor thesis deals with the "variable-rate application" and its use on the tracks. The industry partner is the SBB. The open source project AgOpenGPS was analysed and evaluated for them. The thesis delves into the analysis of the software that contains the "variable-rate application". It will be worked out whether the software can be used and where there is potential for improvement. In order to do this systematically, we work with solution concepts and in different phases. The solution concepts range between "reprogramming the software yourself" and "using the software unchanged". In the first phase, the software is assessed unchanged. In the second phase, the source code is analysed. As a result of the findings from phases one and two, SBB is recommended to write its own software. In the third phase, the loading of a map is analysed in more detail to gain further insights for the own software. At the end, there is an outlook for the future with further insights.
- Diese Bachelor-Thesis beschäftigt sich mit der «variable-rate Application» und deren Einsatz auf den Gleisen. Der Industriepartner ist die SBB. Für sie wurde das Opensourceprojekt AgOpenGPS analysiert und bewertet. Die Thesis vertieft sich in der Analyse der Software, die «variable-rate Application» beinhaltet. Dabei wird herausgearbeitet, ob die Software einsetzbar ist und wo Verbesserungspotential besteht. Um dies systematisch zu machen, wird mit Lösungskonzepten und in unterschiedlichen Phasen gearbeitet. Die Lösungskonzepte bewegen sich zwischen «Software selbst neu programmieren» und «Software unverändert einsetzen». In der ersten Phase wird die Software unverändert beurteilt. In der zweiten Phase wird der Quellcode analysiert. Resultierend aus den Erkenntnissen aus Phase eins und zwei wird der SBB empfohlen, eine eigene Software zu schreiben. In der dritten Phase wird das Laden einer Karte genauer analysiert, um weitere Erkenntnisse für die eigene Software zu erhalten. Am Ende befindet sich ein Ausblick für die Zukunft mit weiteren Erkenntnissen.
- Urheberrechtshinweis
- Düggeli Jonas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 15.12.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Simulationsmodell für einen Feldroboter
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- Titel
- Simulationsmodell für einen Feldroboter
- Autor/in
- Datierung
- 04.01.2021
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen der Bachelor-Thesis im Studiengang Maschinentechnik an der
Hochschule Luzern, Technik und Architektur, erarbeitet. Sie befasst sich mit der Entwicklung eines
Simulationsmodells für einen Feldroboter. Im Fokus der Modellierung stand ein fahr- und lenk-bares Modell
auf unebenem Terrain, an welchem anschliessend nichtlineare Leistungsgrenzen des Roboters, wie die der
Traktion untersucht werden sollte. Als Basis für die Modellentwicklung diente der Aufsitzmäher «AS 940
Sherpa 4WD» der Firma AS Motor. Die Diplomarbeit ist ein Teilprojekt des Projektes «ARAWEX - A
Rather Advanced Weed Exterminator», einer Initiative der Hochschule Luzern, welche eine pestizidfreie und
nachhaltige Entfernung von Unkraut auf landwirtschaftlichem Boden durch einen autonomen Roboter
ermöglichen soll.
Das Simulationsmodell wurde mit der Software Python 3.8.3 erstellt. Dazu wurde in einem ersten Schritt
nach vorhandenen Simulationen recherchiert, um bei Bedarf bestimmte Aspekte einfliessen lassen zu können.
Anschliessend wurde ein Basismodell erstellt, welches sich anhand einer Leistung und einem Lenkwinkel
bewegen und steuern lässt. Somit können Daten zur Beschleunigung, der Ge-schwindigkeit und der Position
generiert werden. Neben dem Basismodell wurde ein erster Ansatz eines Traktionsmodells entwickelt. Es
beruht auf dem Prinzip des Kamm’schen Kreises und zeigt Grenzwerte durch den Einfluss der äusseren
Kräfte auf. Das Simulationsprogramm wurde schliesslich anhand verschiedener Szenarien validiert.
Das Ergebnis der Arbeit ist somit ein Simulationsmodell, mit welchem sich erste Daten generieren lassen,
jedoch im Bereich der Programmierung noch Verbesserungspotential aufweist. Es bildet ein erstes Modell,
welches in weiteren Schritten immer weiter verfeinert und verbessert werden kann.
This dissertation was developed as part of the Bachelor's thesis in the Mechanical Engineering course at the
Lucerne University of Applied Sciences and Arts, Engineering and Architecture. It deals with the
development of a simulation model for a field robot. The model's focus was a driveable and steer-able model
on uneven terrain, where non-linear performance limits of the robot such as traction were to be investigated.
The ride-on mower "AS 940 Sherpa 4WD" from AS Motor served as the basis for the model development.
The diploma thesis is a subproject of the project "ARAWEX - A Rather Ad-vanced Weed Exterminator", an
initiative of the Lucerne University of Applied Sciences and Arts, which aims to enable a pesticide-free and
sustainable removal of weeds from agricultural soil by an autonomous robot.
The simulation model was created by using Python 3.8.3 software. In a first step, existing simulations to
include certain aspects if required were researched. Subsequently, a basic model was created, which can be
moved and controlled based on power and a steering angle. Thus, data on acceleration, speed and position
can be generated. In addition to the basic model, the first approach of a traction model was developed. The
traction model is based on Kamm's circle and shows limit values due to external forces' influence. Finally, the
simulation program was validated by using different scenarios.
The result of this thesis is a simulation model that can generate initial data. However, the programming part
of this thesis is not in final state. It is only a first model, which can be refined and improved in further steps.
- Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen der Bachelor-Thesis im Studiengang Maschinentechnik an der
- Urheberrechtshinweis
- Omlin Manuel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 26.05.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Numerische und experimentelle Untersuchung des Druckabfalls um Zylinder im Festbett
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- Titel
- Numerische und experimentelle Untersuchung des Druckabfalls um Zylinder im Festbett
- Autor/in
- Datierung
- 09.01.2021
- Beschreibung
- Die zunehmende Produktion von variablen erneuerbaren Energien erfordert die Integration von kompakten
thermischen Speichersystemen. Eine beliebte Option mit geringem Platzbedarf und hoher Kapazität sind
Latentwärmespeicher. Ihre hohe volumenspezifische Wärmekapazität wird durch die Verwendung von
Phasenwechselmaterialien (PCMs) als Speichermaterial erreicht. Es gibt verschiedene Bauformen für
Latentwärmespeicher, wie z. B. Direktkontakt [1], Wärmetauscher [2] oder makroverkapseltes PCM [3]. Für
letzteres ist eine geeignete Kapselgeometrie entscheidend für die Eigenschaften des Speichersystems.
In dieser Arbeit wird der Einfluss der Kapselgeometrie auf den Druckabfall durch analytische, numerische
und experimentelle Verfahren untersucht. Ziel ist es, ein numerisches Verfahren zu finden, mit welchem der
Druckverlust über verschiedene Festbettkonfigurationen bestimmt werden kann. Dazu wurden zwei
Festbettkonfigurationen, bestehend aus Zylindern mit jeweils unterschiedlichen Höhen-zu-Durchmesser-
Verhältnissen, h/d = 1 und h/d = 2.5 erstellt. Für numerische Simulationen wurden die Festbetten durch CTScans
mit dem CT-System d2 von Diondo digitalisiert. Zusätzlich wurden Festbetten mit identischen
Parametern in der 3D-Grafiksuite Blender erstellt.
Zuerst wurde der Druckgradient mit der Ergun-Gleichung berechnet. Für die Strömungssimulation wurden
die drei Programme VGSTUDIO, GeoDict und coupledNumerics verwendet. VGSTUDIO und GeoDict
benötigen als Geometrie-Input nur eine STL-Datei. Für die Simulation in coupledNumerics muss zuerst ein
Netz erstellt werden. Für die Netzgenerierung wurde, der in OpenFOAM enthaltene Netzgenerator,
snappyHexMesh verwendet.
Für die Validierung der Resultate von der Ergun-Gleichung und den Strömungssimulationen wurden
Experimente durchgeführt. Der dafür erstellte Experimentaufbau ist so konzipiert, dass Festbetten mit
verschiedenen Höhen aufgenommen und auf dem CT-System vermessen werden können. Der Vergleich zeigt eine Diskrepanz zwischen den Resultaten der Ergun-Gleichung und des Experiments.
Die Resultate von VGSTUDIO und GeoDict zeigen, dass ein anderer Solver benutzt werden muss, um
repräsentative Ergebnisse zu bekommen. CoupledNumerics liefert von allen numerischen Methoden die
plausibelsten Resultate. Allerdings sollte die Netzgenerierung optimiert werden.
Diese Arbeit zeigt, dass eine Simulation der Strömung durch ein Festbett aufgrund der komplexen Geometrie
grosse Schwierigkeiten mit sich bringt. Für zukünftige Arbeiten sollte die Verwendung von coupledNumerics
weiterverfolgt werden.
The increasing production of variable renewable energies necessitates the integration of compact thermal
storage systems. A popular option with a small footprint and high capacity are latent heat storage systems.
Their high volume-specific heat capacity comes from the utilization of phase change materials (PCMs) as the
storage material. There are several designs for latent heat storage systems, such as direct contact [1], heat
exchanger [2] or (macro-) encapsulated PCM [3], etc. When operating the latter, a suitable capsule geometry
is critical for the performance of the storage system.
In this study, the influence of the capsule geometry on the pressure drop is investigated by analytical,
numerical and experimental methods. The aim is to find a numerical method with which the pressure drop
can be determined over different packed-bed configurations. For this purpose, two packed-bed configurations
consisting of cylinders with different height-to-diameter ratios, h/d = 1 and h/d = 2.5, were created. For
numerical simulations, the fixed beds were digitised by CT scans with the CT system d2 from Diondo.
Additionally, fixed beds with identical parameters were created in the 3D graphic suite Blender.
First, the pressure gradient was calculated using the Ergun equation. For the flow simulation, the three
programmes VGSTUDIO, GeoDict and coupledNumerics were used. VGSTUDIO and GeoDict only require
an STL file as geometry input. For the simulation in coupledNumerics, a mesh must first be created. For the
mesh generation, the mesh generator snappyHexMesh, which is included in OpenFOAM, was used.
Experiments were carried out to validate the results of the Ergun equation and the flow simulations. The
experimental setup created for this purpose is designed in such a way that packed beds with different heights
can be used for experiments and measured on the CT system.
The comparison shows a discrepancy between the results of the Ergun equation and the experiment. The
results of VGSTUDIO and GeoDict show that a different solver must be used to get representative results.
CoupledNumerics provides the most plausible results of all numerical methods. However, the mesh
generation should be optimised.
This work shows that a simulation of the flow through a packed bed presents great difficulties due to the
complex geometry. For future work, the use of coupledNumerics should be pursued.
- Die zunehmende Produktion von variablen erneuerbaren Energien erfordert die Integration von kompakten
- Urheberrechtshinweis
- Fenk Benjamin, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 19.05.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Dosiervorrichtung für den Crêpe Roboter
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- Titel
- Dosiervorrichtung für den Crêpe Roboter
- Autor/in
- Datierung
- 08.06.2020
- Beschreibung
- Für die Hochschule Luzern - Technik und Architektur, wurde ein Automat zur Herstellung von
Crêpes entwickelt. Dieser Crêpe Roboter sollte bei Ausstellungen und Besichtigungen der
Hochschule, Besucher und Interessenten die verschiedenen Möglichkeiten der Technik
kulinarisch näherbringen.
Es gibt bereits Konzepte zur Füllung der Crêpes aus früheren Arbeiten. Dabei gehört
Schokolade und Marmelade zu den bevorzugten Füllungen. In dieser Bachelorarbeit wird eine
optimale Lösung erarbeitet werden, für die Einbindung der Konzepte in den Crêpe Roboter.
Dabei liegt der liegt der Fokus auf einem einheitlichen System, sowie der Kompaktheit,
Sauberkeit und dem hygienischen Lebensmittelstandart.
Die Füllung wird in einem Zylinder mit einem Kolben ausgestossen. Die Hubbewegung
übernimmt ein Schrittmotor und ein Teleskopgewinde. Dadurch kann der Platz besser
ausgenutzt werden. Unten wird der Ausstoss durch Entenschnabel Ventile kontrolliert, welches
auch als Anti-Tropfsystem dient. Damit wird die Sauberkeit des Systems möglichst
gewährleistet.
Der Dosiervorgang wird durch ein Mikrocontroller gesteuert, welcher durch eine spezifisch
hergestellte Leiterplatte mit den Endschaltern, Schrittmotorentreiber, Taster und LEDs
verbunden ist. Das Dosieren kann durch ein Signaleingang oder durch das manuelle Betätigen
des Tasters gestartet werden. Das Aus- und Einfahren wird durch zwei Endschalter begrenzt.
Die Energiezufuhr wird durch drei Federkontakte und einem Step-down ermöglicht. Die
Signalübertragung vom Programm des Crêpe Roboters zu dem Dosiergerät geht über einen
Spannungsteiler zum Mikrocontroller.
Für die Schokolade wird vor der Düse eine Heizung benötigt. Diese wird durch einen
Aluminium Einsatz mit zwei Heizköpfen von je 40 Watt realisiert. Die nötige Leistung wird
vom Mikrocontroller durch ein Mosfet direkt mit 24Volt gesteuert.
Damit sich bei den Düsen bei der maximalen Füllmenge von 1.5 Liter Konfitüre keine Tropfen
durch ihr Eigengewicht bilden, wurde ein drehbarer Verschluss konstruiert.
For the Lucerne University of Applied Sciences and Arts - Technology and Architecture, an
automatic machine for making crêpes was developed. This crêpe robot was to be used at
exhibitions and tours of the university as well as partners of the project, to give visitors and
interested parties a culinary understanding of the various possibilities with a robot.
There are concepts from earlier works, which process the step of filling the crêpes. For the
filling chocolate and jam are possible. In this work the optimal solution for the integration of
the concepts into the crêpe robot should be worked out. The focus should be on a uniform
system, for jam and chocolate, as well as cleanliness and compactness.
The filling is ejected in a cylinder with a piston. The movement is performed by a stepper motor
and a telescopic thread. Thus, the space can be better utilized. At the bottom, the output is
controlled by duckbill valves, which also serve as an anti-drippling system. This ensures that
the system is as clean as possible.
The dosage process is controlled by Microcontroller, which is connected to the limit switches,
stepper motor drivers, push buttons and LEDs by a specially manufactured printed circuit board.
The dosage can be started by a signal input or by manually pressing the button. Limiting the
extension and retraction is limited by two limit switches. The energy supply is enabled by three
spring contacts and one step-down converter. The signal transmission from the program of the
crêpe robot to the dosing unit goes via a voltage divider to the Microcontroller.
For the chocolate, a heater is required in front of the nozzle. This is implemented by an
aluminium insert with two heating heads of 40 watts each. The necessary power is controlled
by the Microcontroller through a Mosfet directly with 24V.
To prevent the nozzles from forming drops due to their own weight at the maximum filling
quantity of 1.5 litres of jam, a rotating closure was designed.
- Für die Hochschule Luzern - Technik und Architektur, wurde ein Automat zur Herstellung von
- Urheberrechtshinweis
- Niederberger Christoph, Hochschule Luzern
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 02.12.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Validierung der a-Wert Formel für Wärmeübertragerkennlinien durch Experimente
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- Titel
- Validierung der a-Wert Formel für Wärmeübertragerkennlinien durch Experimente
- Autor/in
- Datierung
- 08.06.2020
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Validierung der a-Wert Methode am NODES-Prüfstand. Der sogenannte a-Wert wird in der Gebäudetechnik verwendet, um die grafische Darstellung der Wärmeübertragerkennlinie, welche unter anderem zur optimalen Dimensionierung des Regulierventils benötigt wird, zu vereinfachen. Der a-Wert kann unter gewissen Bedingungen mathematisch hergeleitet werden, für die anderen Fälle wurde ein empirischer Korrekturfaktor eingeführt, jedoch ist aus der Literatur nicht ganz ersichtlich, wie dieser Faktor bestimmt wurde. Aus diesem Grund wurde zuvor ein Simulationsmodell in Modelica entwickelt, welches im Rahmen dieser Arbeit anhand von experimentellen Daten an einem Plattenwärmeübertrager validiert wurde. Diese Versuche wurden am NODES-Prüfstand vom Zentrum für integrale Gebäudetechnik (ZIG) an der Hochschule Luzern in Horw durchgeführt. Dazu wurden die zwei nicht mathematisch herleitbaren Fälle, Mengenregelung Vorwärmer und Mengenregelung Nachwärmer im Detail analysiert. Das Ergebnis dieser Arbeit bestätigt, dass das Modell die reale Wärmeübertragerkennlinie besser abbilden kann als die einfache a-Wert-Formel. Der f- Faktor scheint jedoch keine Konstante zu sein und wurde mit dem validierten Simulationsmodell näher für den Fall des Nachwärmers untersucht. Daraus folgt, dass der f-Korrekturfaktor in einem gewissen Bereich in Abhängigkeit vom a-Wert (berechnet ohne Korrekturfaktor) ist. Es wird vorgeschlagen, die Simulation auf die Wasser/Luft-Wärmeübertragung auszuweiten.
This bachelor thesis deals with the experimental validation of the “a-value method” on the NODES-Laboratory. The so-called “a-value” is used in building technology to simplify the graphical representation of the heat transfer characteristic, which is required, among other things, for the optimal dimensioning of the control valve. The a-value can be derived mathematically under certain conditions; an empirical correction factor f was introduced for the other cases, but it is not entirely clear from literature how this factor was determined. For this reason, a simulation model was previously developed in Modelica, which was validated as part of this thesis using experimental data on a plate heat exchanger. These tests were carried out on the NODES-Laboratory at the Center for Integral Building Technology (ZIG) at the Lucerne University of Applied Sciences in Horw. For this purpose, the two cases that cannot be derived mathematically, the volume-controlled hydraulic circuit with a preheater and the volume-controlled hydraulic circuit with a reheater were analyzed in detail. The result of this thesis confirms that the model can depict the real heat transfer characteristic better than the simple a-value method. However, the f factor does not appear to be a constant and was examined in more detail for the case of the reheater using the validated simulation model. It follows that the f factor is in a certain range depending on the a-value (calculated without the f factor). It is proposed to extend the simulation to water/air heat transfer.
- Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Validierung der a-Wert Methode am NODES-Prüfstand. Der sogenannte a-Wert wird in der Gebäudetechnik verwendet, um die grafische Darstellung der Wärmeübertragerkennlinie, welche unter anderem zur optimalen Dimensionierung des Regulierventils benötigt wird, zu vereinfachen. Der a-Wert kann unter gewissen Bedingungen mathematisch hergeleitet werden, für die anderen Fälle wurde ein empirischer Korrekturfaktor eingeführt, jedoch ist aus der Literatur nicht ganz ersichtlich, wie dieser Faktor bestimmt wurde. Aus diesem Grund wurde zuvor ein Simulationsmodell in Modelica entwickelt, welches im Rahmen dieser Arbeit anhand von experimentellen Daten an einem Plattenwärmeübertrager validiert wurde. Diese Versuche wurden am NODES-Prüfstand vom Zentrum für integrale Gebäudetechnik (ZIG) an der Hochschule Luzern in Horw durchgeführt. Dazu wurden die zwei nicht mathematisch herleitbaren Fälle, Mengenregelung Vorwärmer und Mengenregelung Nachwärmer im Detail analysiert. Das Ergebnis dieser Arbeit bestätigt, dass das Modell die reale Wärmeübertragerkennlinie besser abbilden kann als die einfache a-Wert-Formel. Der f- Faktor scheint jedoch keine Konstante zu sein und wurde mit dem validierten Simulationsmodell näher für den Fall des Nachwärmers untersucht. Daraus folgt, dass der f-Korrekturfaktor in einem gewissen Bereich in Abhängigkeit vom a-Wert (berechnet ohne Korrekturfaktor) ist. Es wird vorgeschlagen, die Simulation auf die Wasser/Luft-Wärmeübertragung auszuweiten.
- Urheberrechtshinweis
- Hehnen Larissa, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 02.12.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Thermische Energiespeicher und Tourismus
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Thermische Energiespeicher und Tourismus
- Untertitel
- ein interdisziplinäres Projekt zur nachhaltigen Nutzung von Eisflächen
- Autor/in
- Datierung
- 04.06.2019
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der thermischen Nutzung von Seen als offenen Latent-Wärmespeicher. Dies erfolgt durch eine Machbarkeitsstudie anhand des Bergsees Obersee in Arosa, Kanton Graubünden. Da in der Schweiz Energie verhältnismässig günstig ist, ist es für Betreiber von Energie-Infrastrukturen wie Kraftwerke oder Leitungen schwierig, ihre Anlagen zu amortisieren. Aus diesem Kontext soll ein neuer Weg gegangen und ein Mehrfachnutzen generiert werden. Wird der Obersee im Winter als Eisspeicher genutzt, kann man daraus einerseits Heizwärme gewinnen und andererseits kann die Eisfläche im Winter touristisch genutzt werden. Mangels stabiler Eisdecke kommt es immer wieder vor, dass der Obersee nicht zur Begehung freigegeben werden kann. Die Klimaerwärmung weist auch in Zukunft nicht auf Besserung.
Zu Beginn der Arbeit wird das offene, natürliche System «Obersee» abgegrenzt und die saisonalen Energieflüsse au Grundlage der meteorologischen CH2018-Modelldaten betrachtet. Diese natürlichen Energieflüsse werden mit Matlab simuliert, woraus unter anderem Eis- und Schneeverlauf ersichtlich sind. Auf Grundlage dessen soll das Wärmepotenzial des Obersees heute und in Zukunft abgeschätzt werden. Es werden mehrere Möglichkeiten zur technischen Umsetzung diskutiert. Der Fokus liegt dabei auf geschlossenen Primärkreisläufen, bei welchen die Wärmeübertragung im See über einen Solekreislauf stattfindet. Schlussendlich wird auf den Nutzen und Aufwand des Projekts aus Sicht von allen betroffenen Parteien hingewiesen und eine Empfehlung zur Realisierung abgegeben.
Der Obersee hat ein Wärmepotenzial von ungefähr 3 MW und ist für eine Niedertemperatur-Anwendung geeignet. Mit der thermischen Nutzung kann auch in Zukunft, sicherlich bis Ende des Jahrhunderts, eine begehfähige Eisschicht sichergestellt werden. Eine technische Umsetzung mittels geschlossenem Primärkreislauf ist jedoch unrealistisch. Das Verhältnis von Aufwand zu Nutzen steht in keinem Verhältnis, da sich bereits die Materialkosten für den Primärkreislauf auf mehrere Millionen Franken belaufen. Die nötige Wärmeübertragungsfläche und der Druckverlust der Soleströmung werden sehr hoch. Denkbar ist eine Umsetzung mittels offenem Primärkreislauf, ähnlich der bereits bekannten, thermischen Nutzung von Seen im sensiblen Bereich. Dabei würde das Seewasser direkt zur Wärmepumpe gepumpt und die Wärme dort auf den Verdampfer übertragen. Durch den Wassereinlauf in der obersten Schicht des Sees entsteht eine erzwungene Konvektion, deren Einfluss auf die Eisbildung unklar ist. Dies muss in einem nächsten Schritt abgeklärt werden.
The bachelor thesis deals with the thermal use of lakes as open latent heat storages. This is done by means of
a feasibility study on the mountain lake Obersee in Arosa, canton Graubünden (Switzerland). Since energy is
relatively cheap in Switzerland, it is difficult for operators of energy infrastructures such as power plants or
pipelines to amortize their facilities. From this context, a new path should be taken and multiple benefits
generated. If the Obersee is used as an ice storage in winter, it can be used to generate heat on the one hand
and the ice surface can be used for tourism in winter on the other. Due to the lack of a stable ice cover, it
happens again and again that the Obersee cannot be opened for walking. Global warming will not improve in
the future either.
At the beginning of the work, the open, natural system "Obersee" is delimited and the seasonal energy flows
are considered on the basis of the meteorological CH2018 model data. These natural energy flows are
simulated with Matlab, which shows, among other things, the course of ice and snow. On the basis of this, the
heat potential of the Obersee is to be estimated today and in the future. Several possibilities for technical
implementation will be discussed. The focus here is on closed primary cycles in which the heat transfer in the
lake takes place via a brine cycle. Finally, the benefits and costs of the project from the point of view of all
parties concerned will be pointed out and a recommendation for implementation will be made.
Obersee has a heat potential of approximately 3 MW and is suitable for low-temperature applications.
Thermal utilisation will also ensure a walk-in ice layer in the future, certainly by the end of the century.
However, a technical implementation by means of a closed primary circuit is unrealistic. The cost-benefit
ratio is disproportionate, as the material costs for the primary circuit already amount to several million francs.
The required heat transfer area and the pressure loss of the brine flow become very high. An implementation
by means of an open primary cycle is conceivable, similar to the already known thermal use of lakes in
sensitive areas. The lake water would be pumped directly to the heat pump and the heat would be transferred
to the evaporator. The water inlet in the uppermost layer of the lake causes forced convection, the influence
of which on ice formation is unclear. This must be clarified in a next step.
- Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der thermischen Nutzung von Seen als offenen Latent-Wärmespeicher. Dies erfolgt durch eine Machbarkeitsstudie anhand des Bergsees Obersee in Arosa, Kanton Graubünden. Da in der Schweiz Energie verhältnismässig günstig ist, ist es für Betreiber von Energie-Infrastrukturen wie Kraftwerke oder Leitungen schwierig, ihre Anlagen zu amortisieren. Aus diesem Kontext soll ein neuer Weg gegangen und ein Mehrfachnutzen generiert werden. Wird der Obersee im Winter als Eisspeicher genutzt, kann man daraus einerseits Heizwärme gewinnen und andererseits kann die Eisfläche im Winter touristisch genutzt werden. Mangels stabiler Eisdecke kommt es immer wieder vor, dass der Obersee nicht zur Begehung freigegeben werden kann. Die Klimaerwärmung weist auch in Zukunft nicht auf Besserung.
- Urheberrechtshinweis
- Püntener Patrizia, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 19.05.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Thermische Speicherfähigkeit von Gebäuden aus zeitaufgelösten Energieverbrauchsdaten
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Thermische Speicherfähigkeit von Gebäuden aus zeitaufgelösten Energieverbrauchsdaten
- Autor/in
- Datierung
- 05.07.2019
- Beschreibung
- In der vorliegenden Arbeit wird der Heizwärmebedarf aus Verbrauchszeitreihen von 40
Wärmepumpen aus verschiedenen Gebäuden ermittelt. Für die Separation des Heizwärmebedarfs
und des Brauchwarmwasserbedarfs existiert bereits ein teilweise funktionierendes
Verfahren, welches vom Verfasser geprüft worden ist. Anschliessend sind die
erfolgreich klassifizierten Objekte als Richtwert für die Entwicklung eines neuen Verfahrens
verwendet worden. Über ein Jahr lang ist der aufsummierte Heimwärmebedarf des
alten Verfahrens mit demjenigen des neuen verglichen worden. Daraus sind vielversprechende
Ergebnisse resultiert. Die Verbrauchsspuren weisen meist nur geringfügige Abweichungen
zueinander auf. Anschliessend ist aus dem extrahierten Heizwärmebedarf, mit
einem bereits entwickelten Simulationstool, ein Gebäudemodell erstellt worden. Obwohl
der Heizwärmebedarf aus den beiden Separationsverfahren nahezu identisch ist, erzeugt
das Simulationstool sehr unterschiedliche Gebäudemodelle.
In this paper, the heating demand is determined from consumption time series of 40
heat pumps from different buildings. For the separation of the heating demand and the
domestic hot water demand a partially functioning procedure already exists, which was
examined by the author. Subsequently, the successfully classified objects were used as a
guideline for the development of a new process. For more than a year, the total home
heating requirement of the old process was compared with that of the new one. The
results are promising. The traces of consumption usually show only minor deviations from
each other. Subsequently, a building model was created from the extracted heat demand
using a simulation tool that had already been developed. Although the heating demand
from the two separation processes is almost identical, the simulation tool generates very
different building models.
- In der vorliegenden Arbeit wird der Heizwärmebedarf aus Verbrauchszeitreihen von 40
- Urheberrechtshinweis
- Ulrich Michael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 18.05.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Automated customer profiling and usage splitting of electricity consumption with big data analytics (methods)
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Automated customer profiling and usage splitting of electricity consumption with big data analytics (methods)
- Autor/in
- Datierung
- 07.01.2019
- Beschreibung
- Currently, Switzerland is facing fundamental changes in its energy markets due to economic and technological
developments as well as political decisions at home and abroad. Of the approximately 60 terawatt hours of
electricity consumed annually in Switzerland, around 18 terawatt hours are consumed by private households (status
as of 2011) [1]. Thus, there is a widespread interest in the electrical consumption of buildings. For example, it
is of great interest to understand what purposes electricity is used for in order to set priorities for reducing its
consumption.
The total yearly electrical energy demand of buildings is currently predominately used for accounting purposes.
Thus, big data sets are potentially available. Within this thesis, two data sets for residential buildings in two
Swiss municipalities were analysed. The age-related segmentations of the buildings in the data sets were discovered
and visualized with bar graphs. In addition, the electrical energy demands were analysed and visualized with box
plots.
Additionally, the specific electrical energy demands with respect to energy reference areas were calculated and
visualized with empirical cumulative distribution functions. Furthermore, a new approach was used to divide
the distributions of the overall specific electrical energy demands into shares for appliances, space heating and
domestic hot water production. The outcomes obtained by using this method were compared with values from
existing surveys concerning the electricity consumption in typical households as well as with standard values for
domestic hot water demand. The comparison showed that the extracted heat demands tend to be too low. However,
the new approach seems promising in terms to extract different shares from the total yearly specific electrical energy
demand for buildings from big data sets. Further developments, based on this work, in terms of a comprehensive
analytical methods are required.
It is important to note that an improvement of the reliability of the method or an extension of the methods requires
additional data sources.
Die Schweiz steht derzeit aufgrund der wirtschaftlichen und technologischen Entwicklung sowie der politischen
Entscheidungen im In- und Ausland vor grundlegenden Veränderungen in den Energiemärkten. Von den rund
60 Terawattstunden Strom, die in der Schweiz jährlich verbraucht werden, entfallen ca. 18 Terawattstunden auf
private Haushalte (Stand 2011) [1]. Daher steht der Stromverbrauch der Privathaushalte im Zentrum des Interesses.
Eine zentrale Frage ist, für welche Zwecke der Strom verwendet wird, um Prioritäten für die Reduzierung des
Stromverbrauchs zu setzen.
Für die Elektrizitätsrechnung wird der jährliche elektrische Energiebedarf von Gebäuden berechnet. Daher existieren
sehr grosse Datensätze des elektrischen Energiebedarfs. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Datensätze
von zwei Schweizer Gemeinden analysiert. Die Altersstruktur der darin enthaltenen Gebäude wurde mit Balkendiagrammen
visualisiert. Zudem wurden die elektrische Energiebedarfe analysiert und mit Boxplots visualisiert.
Zusätzlich wurde der spezifische elektrische Energiebedarf in Bezug auf die Energiebezugsfläche berechnet und mit
empirischen kumulativen Verteilungsfunktionen visualisiert. Darüber hinaus wurde ein neuer Ansatz zur Aufteilung
der Verteilung des gesamten spezifischen elektrischen Energiebedarfs in Anteile für Geräte, Raumheizung und
Warmwasser angewendet. Die Ergebnisse der Methode wurden mit Werten aus bestehenden Erhebungen zum
Stromverbrauch in typischen Haushalten sowie mit Richtwerten für den Warmwasserbedarf verglichen. Der Vergleich
zeigte, dass die erhalten Wärmebedarfe tendenziell zu niedrig sind. Der neue Ansatz scheint jedoch vielversprechend
zu sein, um aus Datensätzen des jährlichen elektrischen Energiebedarfs von Gebäuden unterschiedliche
Anteile nach Nutzungszweck zu erhalten. Es sind weitere Entwicklungen erforderlich, um auf der Grundlage dieser
Arbeit eine umfassende Analysemethode zu entwickeln.
Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass für zuverlässigere Ergebnisse und für eine Weiterentwicklung der Methode
mehr Daten benötigt werden.
- Currently, Switzerland is facing fundamental changes in its energy markets due to economic and technological
- Urheberrechtshinweis
- Lötscher Damian, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Latent storage for low temperature applications
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Latent storage for low temperature applications
- Autor/in
- Datierung
- 07.01.2019
- Beschreibung
- The Scottish company Sunamp Ltd produces latent thermal storage batteries in which heat or cold is stored using phase change materials (PCM). Sunamp manufactures a variety of batteries with storage temperatures from -5°C to 120°C. Sunamp together with the Lucerne University of Applied Sciences and Arts, have set themselves the goal of developing a latent storage system for cold storage at temperatures between -30°C and -5°C. For low temperature applications in this temperature range there is currently no product available on the market which uses latent storage. The most common way currently used for thermal cold storage at low temperatures, is sensible storage with water-glycol mixtures. The aim of this bachelor thesis is to find PCM which are suitable for use in a low-temperature latent storage.
At first a market analysis was carried out to find out at which temperatures a latent storage could be needed. Afterwards, materials were researched, and candidates were selected. At last the thermal properties of the selected materials were determined in various measurements and experiments.
In the market analysis it was investigated what temperatures are used in the food industry. It was found that temperatures between -30°C to -18°C are used for the transport, the storage and the retail of frozen food. Within this temperature range materials were researched with suitable phase change temperatures. The properties such as phase change enthalpy and toxicity of the found materials were compared, and the most suitable materials were selected for experimental analysis. The eight selected PCM candidates included three eutectic salt water solutions and five are organic compounds of different classes of materials. The selected eutectic water-salt solutions are aluminum nitrate solution (Al(NO3)3), Magnesium chloride solution (MgCl2), and sodium chloride solution (NaCl). The selected organic materials include 1,3-Dibromopropane, 1-Heptanol, n-Decane, Propionic acid and Nonaldehyde. DSC measurements, T-History experiments, and material compatibility experiments were performed with the selected materials. With the DSC measurements the phase change temperature, the melting enthalpy and the specific heat capacity were measured. With the help of the T-History experiment the subcooling could be determined and crystallization could be observed. With the material compatibility experiments, it was possible to determine how the materials behave in combination with copper, steel and aluminum. In addition, a setup was developed and constructed for future cycle stability measurements.
It was shown that the eutectic salt water mixtures have the best thermophysical properties such as enthalpy of fusion and specific heat, however they exhibit a poor compatibility with metals. The organic materials have good thermophysical properties. The organics have good compatibilities with aluminum. The compatibility with copper and steel depends on the material.
Die schottische Firma Sunamp Ltd verkauft und produziert thermische Wärmespeicher-Batterien in denen Wärme oder Kälte mit Phasenwechselmaterialien (PCM) gespeichert wird. Sunamp stellt verschiedene Batterien mit Speichertemperaturen von -5°C bis 120°C her. Sunamp zusammen mit der Hochschule Luzern haben sich das Ziel gesetzt einen Latent-speicher für Kältespeicherung im Temperaturbereich von -30°C bis -5°C zu entwickeln. Für Tieftemperaturanwendungen in diesem Temperaturbereich gibt es noch kein Produkt auf dem Markt, welches latente Speicherung verwendet. Zur Kältespeicherung im Tieftemperatur-bereich wird momentan hauptsächlich sensible Kältespeicherung mit Wasser-Glykol Mischungen eingesetzt. Ziel dieser Bachelor-Thesis ist es PCM zu finden welche für die Anwendung in einem Tieftemperatur Latentspeicher geeignet sind.
Als erstes wurde eine Marktanalyse durchgeführt um herauszufinden bei welchen Temperaturen ein Latentspeicher Anwendung finden könnte. Danach wurden Materialien recherchiert und geeignete Kandidaten wurden ausgewählt. Als letztes wurden die thermischen Eigenschaften der ausgewählten Materialien in verschiedenen Experimenten untersucht.
In der Marktanalyse wurden die Temperaturen in der Lebensmittelindustrie untersucht. Es konnte herausgefunden werden, dass für den Transport, die Lagerung und den Verkauf von tiefgekühlten Lebensmitteln Temperaturen im Bereich von -30°C bis -18°C verwendet werden. Von den Materialien die für diesen Temperaturbereich gefunden wurden, wurden acht ausgewählt die ungiftig sind, günstig sind und eine hohe Phasenwechselenthalpie aufweisen. Von den gewählten Materialien sind drei eutektische Salzwasser-Lösungen und fünf sind organische Verbindungen. Die ausgewählten eutektischen Salzwasser-Lösungen sind Aluminiumnitratlösung (Al(NO3)3), Magnesiumchloridlösung (MgCl2) und Natrium-chloridlösung (NaCl). Die ausgewählten organischen Materialien sind 1,3-Dibrompropan, 1-Heptanol, n-Decan, Propionsäure und Nonaldehyd. Mit den gewählten Materialien wurden DSC-Messungen, T-History Experimente und Materialverträglichkeits-Experimente durch-geführt. Durch DSC Messungen wurde die Phasenwechseltemperatur, die Schmelzenthalpie und die spezifische Wärmekapazität gemessen. Mithilfe des T-History-Experiments konnte das Subcooling bestimmt werden und die Kristallisation beobachtet werden. Mit den Material-verträglichkeits-Experimenten, konnte bestimmt werden wie die Materialien sich in Kombination mit Kupfer Stahl und Aluminium verhalten. Zusätzlich wurde ein Prüfstand für zukünftige Zyklenstabilitätsmessungen ausgelegt und aufgebaut.
Es zeigte sich, dass die eutektischen Salzwasser-Lösungen die besten thermophysikalischen Eigenschaften wie Phasenwechselenthalpie und spezifische Wärmekapizität aufweisen. Die Verträglichkeit der Salzwasser-Lösungen mit Metallen ist mangelhaft. Die organischen Verbindungen besitzen gute thermophysikalische Eigenschaften. Die Verträglichkeit mit Aluminium ist gut. Bei Kupfer und Stahl ist die Verträglichkeit von dem Material abhängig.
- The Scottish company Sunamp Ltd produces latent thermal storage batteries in which heat or cold is stored using phase change materials (PCM). Sunamp manufactures a variety of batteries with storage temperatures from -5°C to 120°C. Sunamp together with the Lucerne University of Applied Sciences and Arts, have set themselves the goal of developing a latent storage system for cold storage at temperatures between -30°C and -5°C. For low temperature applications in this temperature range there is currently no product available on the market which uses latent storage. The most common way currently used for thermal cold storage at low temperatures, is sensible storage with water-glycol mixtures. The aim of this bachelor thesis is to find PCM which are suitable for use in a low-temperature latent storage.
- Urheberrechtshinweis
- Kurmann David, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Evaluierung eines Direktkontaktlatentwärmespeichersystems mit biologisch abbaubaren Estern als Phasenwechselmaterialien
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Evaluierung eines Direktkontaktlatentwärmespeichersystems mit biologisch abbaubaren Estern als Phasenwechselmaterialien
- Autor/in
- Datierung
- 07.01.2019
- Beschreibung
- Das Thema dieser Arbeit handelt von der Verwendung eines biologisch abbaubaren Ester in einem Direktkontaktlatentwärmespeichersystem.
In der laufenden Energiewende steigt auch die Nachfrage nach nachhaltigen Ressourcen
und deren Verwendung in prozessoptimierenden Applikationen. Zu diesen gehören auch die Speichersysteme, welche
eine reversible Wärmespeicherung ermöglichen. Diese Art der Wärmespeicherung unterscheidet sich nicht nur
zwischen der sensiblen und latenten Wärmespeicherung, sondern auch in der Wärmeübertragungsart zwischen dem
Wärmeträgermedium und dem Speichermaterial. Der hier untersuchte Direktkontaktlatentwärmespeicher gehört
zu den latenten Wärmespeichern, bei denen die Wärmeübertragung an grossen Oberflächen innerhalb des Speichers
erfolgt. Umgesetzt wird dies, indem das Speichermedium innerhalb des Speichers in direktem Kontakt zum
Wärmeträgermedium steht und so eine Wärmeübertragung ermöglicht. Die Herausforderung in der Umsetzung
eines Direktkontaklatentwärmespeicher ist die Auswahl der geeigneten Medien. Diese müssen eine relative Dichtedifferenz,
keine Löslichkeit im anderen Medium sowie unterschiedliche Phasenwechseltemperaturen aufweisen.
Um diese Bedingungen und das Verhalten der Materialpaarung zu untersuchen, soll ein Konzept eines Direktkontaktlatentwärmespeichersystem
im Labormassstab erstellt werden. Das konzeptionierte System soll eine schnelle
Charakterisierung der thermischen Prozesse sowie eine optische Datenfassung der Trenn- und Mischprozesse innerhalb
des Speichers ermöglichen. Zusätzlich erfolgt eine Charakterisierung des biologisch abbaubaren Ester Methyl
Palmitat und die Prüfung dessen Verwendbarkeit als Speichermaterial. Neben dem Speichermaterial wird ein geeignetes
Wärmeträgermedium gewählt, damit bei der Realisierung des Konzeptes, ein passendes Materialpaar, für
angehende experimentelle Untersuchungen, zur Verfügung steht.
The topic of this thesis is the use of a biodegradable ester in a direct contact latent heat storage system. In the
ongoing energy transition, the demand for sustainable resources and their use in process-optimizing applications
is also increasing. These also include storage systems, which enable reversible heat storage. The method of heat
storage differs not only between sensitive and latent heat storage, but also in the heat transfer method between the
heat transfer medium and the storage material. The direct contact latent heat storage investigated here belongs
to the group of latent heat storages in which the heat transfer takes place on large surfaces within the storage.
This is achieved by the storage medium within the storage medium having direct contact with the heat transfer
medium and thus undergoing a heat transfer. The challenge in implementing a direct contact heat storage is the
selection of suitable medium. These must have a relative density difference, no solubility in the other medium and
different phase change temperatures. In order to investigate these conditions and the behaviour of the material
pairing, a concept of a direct contact latent heat storage system on a laboratory scale is to be developed. The
conceptualized system shall allow a fast characterization of the thermal processes as well as optical data acquisition
of the separation and mixing processes within the storage. Further, the biodegradable ester methyl palmitate is
characterized and tested as a storage material. In addition to the storage material, a suitable heat transfer medium
is selected in order to provide a suitable material pair for future experimental investigations.
- Das Thema dieser Arbeit handelt von der Verwendung eines biologisch abbaubaren Ester in einem Direktkontaktlatentwärmespeichersystem.
- Urheberrechtshinweis
- Birrer Daniel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Modellierung von Sandwich Strukturen
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Modellierung von Sandwich Strukturen
- Autor/in
- Datierung
- 07.01.2019
- Beschreibung
- Sandwich-Strukturen werden überall dort eingesetzt, wo hohe Steifigkeiten bei gleichzeitig geringem Gewicht
gefordert sind. Dabei gibt es eine Vielzahl möglicher Materialkombinationen und Versagensarten. Die vorliegende
Bachelor-Thesis behandelt die lokalen Instabilitäten Facesheet Wrinkling, Intracell Buckling und Shear Core
Crimping bei Sandwich-Strukturen mit Composite-Deckschichten und Honigwaben-Kern. Ziel ist es, ein Finite-
Elemente-Modell zu entwickeln, mit welchem diese lokalen Versagensmoden vorhergesagt werden können. Dieses
Modell soll dann mittels geeigneten Versuchen validiert und mit analytischen Formeln aus der Literatur verglichen
werden. Eine vorangegangene Arbeit nahm sich dieser Thematik bereits an. Es gelang dort nicht durchgängig, die
lokalen Instabilitäten in den Versuchen herbeizuführen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse daraus dienten als
Grundlage für diese Arbeit.
Auch in dieser Arbeit gelang das Herbeiführen der lokalen Instabilitäten nicht über alle Versagensmoden hinweg.
Imperfektionen bei den hergestellten Proben und dickere Deckschichten als erwartet lieferten zum Teil
unzufriedenstellende Ergebnisse. Das erstellte Simulationsmodell lieferte für das Facesheet Wrinkling und Shear
Core Crimping eine gute Übereinstimmung mit den Berechnungsformeln. Das Intracell Buckling konnte in der
Simulation nicht herbeigeführt werden.
Sandwich structures are used wherever high stiffness and low weight are required. There are a variety of possible
material combinations and failure modes. This bachelor thesis deals with the local instabilities Facesheet
Wrinkling, Intracell Buckling and Shear Core Crimping in sandwich structures with composite face sheets and
honeycomb core. The goal is to develop a finite element model to predict these local failure modes. This model
should then be validated by suitable experiments and compared with analytical formulas from the literature. A
previous work has already adressed this issue. However, it did not consistently succeed in inducing the local
instabilities in the experiments. The knowledge gained from this previous thesis served as the basis for this work.
In this work too, the local instabilities could not be precipitated across all modes of failure. Imperfections in the
samples produced and thicker facings than expected yielded in partially unsatisfactory results. The created
simulation model provided a good agreement with the calculation formulas for the Facesheet Wrinkling and Shear
Core Crimping. Intracell buckling could not be achieved in the simulation.
- Sandwich-Strukturen werden überall dort eingesetzt, wo hohe Steifigkeiten bei gleichzeitig geringem Gewicht
- Urheberrechtshinweis
- Beeler Jan, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1