Modellbasierte Untersuchung des Wärmeübergangs in einer induktiv beheizten Wirbelschicht

Eine neue Technologie zur hoch effizienten Erwärmung von Wirbelschichten soll entwickelt werden. Der Energieeintrag in Wirbelschichten kann durch konvektive indirekte Aufheizung des Fluidisierungsmediums oder auch durch Induktion mithilfe von elektrisch leitfähigen Inertpartikeln (z. B. Eisenhohlkugeln) in der fluidisierten Partikelschüttung, auf die über ein Induktionsfeld Energie übertragen wird, erfolgen. Auf der Oberfläche dieser Teilchen wird die Wärme direkt in der Wirbelschicht berührungslos freigesetzt. Die Auswirkung einzelner Parameter wie Schichtmasse, Luftgeschwindigkeit und eingespeiste Induktionsleistung auf die induktive Erwärmung wurde systematisch untersucht. Ein vereinfachtes Wärmeübergangsmodell wurde entwickelt, mit dem gute Übereinstimmungen mit den Messwerten für die Erwärmung und die Abkühlung erzielt werden können. The aim of the presented study is to develop a new technology for a highly efficient heating of fluidized beds. The energy input in fluidized beds can be performed by convective indirect heating of the fluidizing medium, or by induction by means of electrically conductive inert particles (such as iron hollow balls), in which energy is transferred via an induction field. On the surface of these particles, the heat is released directly and without contact into the fluidized bed. The impact of parameters like bed mass, air velocity and supplied induction power on the inductive heating was systematically investigated. A simplified heat transfer model was developed. With this model a good agreement with the measured values for heating and cooling can be achieved. Eine neuartige Methode zur berührungslosen Energieeinbringung in elektrisch beheizte Wirbelschichten wird vorgestellt. Für die Untersuchung der Wärmeübergänge wurde ein Wärmeübergangsmodell entwickelt. Bei der Modellierung der Luft‐, Wand‐ und Partikeltemperatur wurden sehr gute Übereinstimmungen zwischen Modell und Experiment erzielt.