Simulationsgestütztes Design eines Spritzgieß-Werkzeugeinsatzes mit kontur-angepasster Kühlung

Moderne generische Fertigungsverfahren für innengekühlte Werkzeuge bieten nahezu beliebige Freiheitsgrade zur Gestaltung konturnaher Kühlkanäle. Daraus resultiert ein erhöhter Anspruch an das Werkzeugengineering und die Optimierung der Kühlleistung. Geeignete Simulationsverfahren (wie z.B. Computational Fluid Dynamics - CFD) unterstützen die optimierte Werkzeugauslegung in idealer Weise. Mit der Erstellung virtueller Teststände können Varianten effizient und kostengünstig verglichen und die Kosten für Prototypen und Nacharbeiten reduziert werden. Im Computermodell des Werkzeugs erlauben Soft-Sensoren an beliebiger Position die Überwachung temperatur-kritischer Stellen sowohl im Fluid- als auch im Solidbereich. Der hier durchgeführte Benchmark vergleicht die Performance eines optimierten Werkzeugeinsatzes mit einer konventionellen Kühlung. Die im virtuellen Prozess vorhergesagte Zykluszeitreduzierung steht in guter Übereinstimmung mit realen Experimenten an den ausgeführten Werkzeugen.

Numerische Auslegung eines neuen Brennverfahrens für Benzin-Direkteinspritzung

Direct injection gasoline engine, stratified, CFD, pressure chamber

Fahrstiladaptive Auslegung integraler Sicherheitssysteme am Beispiel des reversiblen Gurtstraffers

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2013

Thermodynamische Berechnung und Auslegung des Verfahrens der Solvent Extraktion mit NMP für Vakuumdestillat-Fraktionen der Schmierölproduktion

[s.c.]

Modellierung, elektromechanische Auslegung und Validierung eines Radnabenmotors mit nutenloser Luftspaltwicklung und hoher gravimetrischer Leistungsdichte

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2014

Umstellung der Basissoftware für die Auslegung und Planung von Kreiselpumpen und Kreiselpumpenanlagen

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Optimierung vorhandener Datensatzstrukturen und der damit korrelierenden Konzeptentwicklung eines charakteristischen Referenzdatensatzes pro Baureihe hinsichtlich der 4.Generation der Pumpenauslegungssoftware „Spaix 4 Pumps“. Die spezielle Anwendungssoftware zur Analyse und Bearbeitung KSB spezifischer Datensätze wird durch die Firma VSX - Vogel Software GmbH - bereitgestellt. Grundlegende Eigenschaften dieser Anwendungssoftware werden detailliert beschrieben. Insbesondere zwei wesentliche Spaix-Applikationen stehen für die Datensatzoptimierung zur Verfügung:Das System „Spaix 4 Pumps“ beinhaltet sowohl die Datenerfassung- und pflege als auch die anwenderseitige Auslegung in zwei voneinander unabhängigen Programmen. Es wird geprüft, ob die vorangestellte Datenmigration KSB spezifischer Datensätze unter Nutzung aller Funktionalitäten des o. g. Softwarekonzeptes die programmtechnische Basis für die Erstellung eines Soll-Datensatzes bilden. Kernthema der Arbeit ist nach der Erfassung und Analyse der Ist-Struktur eine Optimierung des vorliegenden Datenbestandes hinsichtlich notwendiger Strukturen für die Verwendung in „Spaix 4 Pumps“. Das von KSB vorgegebene Ziel ist die Reorganisation bzw. Umstellung des gesamten Datenbestandes mithilfe eines dafür entwickelten VBA Makro. Die Umsetzung erfolgt auf Grundlage des zu entwickelnden Referenzdatensatzes. Im Ergebnis der Arbeit wird festgestellt, dass das neue Softwareprodukt weitaus komplexer ist als die Vorläuferversion „Spaix® Classic V2“. Deshalb ist die Erstellung eines spezifischen Soll-Datensatzes gegenwärtig nicht abgeschlossen. Ursachen hierfür liegen in der begrenzten Verfügbarkeit systemrelevanter KSB spezifischer, aber auch VSX spezifischer Datensätze und der eingeschränkten Programmfunktionalitaet.

Ausarbeitung eines EDV-basierten Modells zur Auslegung einer Trockneranlage

Diese Arbeit beschäftigt sich mir der Anfertigung einer EDV-basierten Lösung zur verfahrenstechnischen Auslegung einer Trockner- bzw. Verdampferanlage. Sie besteht aus einer schriftlichen Teil, der die Aufstellung des Rechenganges erläutert und einem Softwareteil in Form einer Excel-Kalkulation. Da für die Arbeit umfangreiche Vorüberlegungen nötig waren, sind die Vorbetrachtungen und Literaturrecherchen in der vorangegangenen Projektarbeit angestellt worden. Diese liegt der Abschlussarbeit als pdf-Datei bei. Zielstellung war die Erarbeitung eines skalierbaren Anlagenkonzeptes und einer Kalkulation, deren Ergebnisse die Spezifikation der Anlagenkomponenten (Apparate, Armaturen und Rohrleitungen) darstellen. Damit soll es möglich sein, das Anlagenkonzept einem beliebigen Anwendungsfall anzupassen. Dies geschieht durch die Eingabe von thermodynamischen Parametern, der gewünschten Durchsatzleistung sowie einigen spezifischen Umgebungsvariablen. Zusätzlich zu den ermittelten Spezifikationsdaten wurde eine Darstellung der in Betrieb befindlichen Anlage in Form einer Prozesssimulation erarbeitet. Der gesamte Rechengang wurde als Excel-Kalkulation ohne Zuhilfenahme von Visual Basic-Scripts, Macros oder Iterationsfunkionen ausgeführt. Um die Leistungsfähigkeit zu demonstrieren, wurden zwei Beispiele gerechnet und verglichen. Wie sich bei der Arbeit herausstellte, ist die graphische Darstellung der ermittelten Parameter eine gute Hilfe bei der Beurteilung der Ergebnisse.

Auf Basis umfangreicher Messdatensätze experimentell und numerisch validierte Regeln zur optimierten Auslegung von Luft-Erdwärmetauschern

Ein Luft-Erdwärmetauscher (L-EWT) kommt wegen seines niedrigen Energiebedarfs und möglicher guter Aufwandszahlen als umweltfreundliche Versorgungskomponente für Gebäude in Betracht. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass ein L-EWT die Umgebungsluft je nach Jahreszeit vorwärmen oder auch kühlen kann. Dem zufolge sind L-EWT zur Energieeinsparung nicht nur für den Wohnhausbau interessant, sondern auch dort, wo immer noch große Mengen an fossiler Energie für die Raumkühlung benötigt werden, im Büro- und Produktionsgebäudesektor. Der Einsatzbereich eines L-EWT liegt zwischen Volumenströmen von 100 m3/h und mehreren 100.000 m3/h. Aus dieser Bandbreite und den instationären Randbedingungen entstehen erhebliche Schwierigkeiten, allgemeingültige Aussagen über das zu erwartende thermische Systemverhalten aus der Vielzahl möglicher Konstruktionsvarianten zu treffen. Hauptziel dieser Arbeit ist es, auf Basis umfangreicher, mehrjähriger Messungen an einer eigens konzipierten Testanlage und eines speziell angepassten numerischen Rechenmodells, Kennzahlen zu entwickeln, die es ermöglichen, die Betriebseigenschaften eines L-EWT im Planungsalltag zu bestimmen und ein technisch, ökologisch wie ökonomisch effizientes System zu identifizieren. Es werden die Kennzahlen elewt (Aufwandszahl), QV (Netto-Volumenleistung), ME (Meterertrag), sowie die Kombination aus v (Strömungsgeschwindigkeit) und VL (Metervolumenstrom) definiert, die zu wichtigen Informationen führen, mit denen die Qualität von Systemvarianten in der Planungsphase bewertet werden können. Weiterführende Erkenntnisse über die genauere Abschätzung von Bodenkennwerten werden dargestellt. Die hygienische Situation der durch den L-EWT transportierten Luft wird für die warme Jahreszeit, aufgrund auftretender Tauwasserbildung, beschrieben. Aus diesem Grund werden alle relevanten lufthygienischen Parameter in mehreren aufwendigen Messkampagnen erfasst und auf pathogene Wirkungen überprüft. Es wird über Sensitivitätsanalysen gezeigt, welche Fehler bei Annahme falscher Randbedingungen eintreten. Weiterhin werden in dieser Arbeit wesentliche, grundsätzliche Erkenntnisse aufbereitet, die sich aus der Betriebsbeobachtung und der Auswertung der umfangreich vorliegenden Messdaten mehrerer Anlagen ergeben haben und für die praktische Umsetzung und die Betriebsführung bedeutend sind. Hinweise zu Materialeigenschaften und zur Systemwirtschaftlichkeit sind detailliert aufgeführt.

Auslegung und Optimierung von Generatoren für eine systemfähige Windkraftanlage kleiner Leistung

Die Entwicklung in der Windkrafttechnik ist aufgrund der Wirtschaftlichkeitserwartungen besonders auf große Anlagen im MW-Bereich ausgerichtet. Im unteren Leistungsbereich (5 bis 100kW) bilden Entwicklungen und Anlageninstallationen weitgehend Ausnahmen und erfüllen meist nicht die für Hybridanlagen notwendige Systemfähigkeit, was eine Einbindung in dezentrale Energiesysteme erschwert. Im Rahmen dieser Arbeit werden die elektrischen Komponenten für eine kostengünstige und systemfähige Windkraftanlage entwickelt, mit der die Nutzung erneuerbarer Energiequellen durch Einbindung der Windenergie in die modulare Energie-Systemtechnik erweitert und wesentlich verbessert wird. Dabei stellt der Generator als mechanisch-elektrischer Energiewandler die Schlüsselkomponente dar. Um den Teil- und Volllastbetrieb effektiv zu gestalten, wird bei der Auslegung und Optimierung des Generators nach dem Kennlinienverfahren möglichst großen Werten von Wirkungsgrad und Leistungsfaktor in einem weiten Spektrum der abgegebenen Leistung eine hohe Wichtigkeit beigemessen. Um hohe Energieerträge sowohl im Teil- als auch im Volllastbetrieb zu erzielen, wird der Generator polumschaltbar ausgeführt und im Betrieb entsprechend der aktuell eingespeisten Leistung zwischen zwei Drehzahlen geschaltet. Die durchgeführten Untersuchungen an mehrfach optimierten und speziell angefertigten Generatortypen sollen als Grundlage für die Gesamtkonzeption der Windenergieanlage dienen. Um die energetischen Auswirkungen und betriebstechnische Möglichkeiten der Auslegung zu ermitteln, werden im gesamten auftretenden Leistungsspektrum – Leerlauf bis 130% der Nennleistung – die mechanischen und elektrischen Verhaltensweisen in Abhängigkeit von der elektrisch abgegebenen Leistung bei unterschiedlichen Sättigungsgraden des Generators untersucht. Im Hinblick auf die Auslegung der mechanischen und elektrischen Komponenten wie z.B. des Getriebes und des Schleifringkörpers werden dynamische Zustandsänderungen wie verschiedene Kurzschlussvarianten und die Zuschaltung auf das Netz untersucht und dargestellt. Um den Anlagenbetrieb für nahezu alle Netze weltweit zu gewährleisten, wird eine polumschaltbare Einphasenmaschine für 240V / 60Hz ausgelegt. Der Generator kann mit Betriebskondensatorstufen im gesamten Leistungsbereich von Leerlauf bis Nennleistung ohne Laufgeräusche und Rüttelkräfte betrieben werden. Dabei soll der Einphasenasynchrongenerator nach dem gleichem Optimierungsverfahren wie beim Dreiphasigen Asynchrongenerator sowohl für die 4-polige als auch für die 6-polige Drehzahlstufe hohe Teillastwirkungsgrade erreichen. Um möglichst symmetrische Betriebsverhältnisse hinsichtlich Drehmomentschwankungen erreichen zu können, wird die Auslegung der Betriebskapazität an den Drehmomentschwankungen ausgerichtet und eine Optimierung der Betriebskapazität anhand minimaler Amplituden der Pendelmomente erreicht. Damit wird gezeigt, dass auch kleine Windkraftanlagen einen wertvollen Beitrag zur netzverträglichen und nachhaltigen Elektrizitätsversorgung leisten können.