Masterarbeit im Bereich solare Wärmekraftwerke: Numerische Strömungssimulation von Natrium/sCO2 und Natrium/He-Wärmetauschern

Im Fokuspunkt von konzentrierenden Solarthermieanlagen (CSP) treten Wärmestromdichten von 4-8 MW/m2 auf. Um die Wärme aus dem Receiver herauszuführen, sind Flüssigmetalle und insbesondere flüssiges Natrium besonders gut geeignet.

Auf der Sekundärseite kann sCO2 eine wichtige Rolle in effizienten Brayton-Kreisläufen spielen. Auch Helium kann sich für bestimmte Anwendungen gut eignen.

Ziel der Arbeit ist das Design eines hierfür geeigneten Wärmetauschers, der auf die oben beschriebenen Medien abgestimmt ist. In die Gestaltungskriterien können die Regeln additiver Fertigungsverfahren wie Selective Laser Melting einbezogen werden. Hiermit ist ein monolithisches Design, eine hohe Designintegration und eine gute Leistungsdichte durch feine Kanäle realisierbar.

Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst die entscheidenden Parameter für einen Rohrbündelwärmetauscher identifiziert werden. Auf der Basis eines konkreten Anwendungsfalls einer 700kWth CSP-Anlage soll eine geeignete Konstruktion erarbeitet sowie die Funktionalität mittels CFD Simulationen gezeigt werden.

Erfahrungen bzw. vertiefte Kenntnis in den Bereichen numerische Strömungsmechanik, Wärmeübertragung und Energietechnik sind wünschenswert.

Dauer: 6 Monate
Beginn der Masterarbeit: sofort

Ort: Institut für Neutronenphysik und Reaktortechnik (INR), KIT Campus Nord
Gruppe: Anlagenentwicklung, Systemdynamik und Sicherheit

Kontakt und Betreuung: Dr. Joachim Fuchs (joachim.fuchs@kit.edu) und Dr. Michael Böttcher (michael.boettcher@kit.edu)