Herausforderungen

Das LRF widmet sich intensiv der Forschung an hochgefüllten Polymerkomposit-Wärmeübertragern (PK-WÜT). Diese basieren auf einer thermoplastischen Matrix aus Polypropylen (PP) oder Polyphenylensulfid (PPS) und weisen einen Füllgrad von bis zu 80 % Graphit auf.

Im Vergleich zu konventionellen Wärmeübertragern aus Metallen oder metallischen Legierungen bieten PK-WÜT eine höhere Resistenz gegen das unerwünschte Anhaften von Partikeln. Ablagerungen verringern den Wärmeübergangskoeffizienten, wodurch Wärmeübertrager entweder größer dimensioniert oder häufiger gewartet werden müssen. Dieses sogenannte Fouling tritt in zahlreichen technischen Prozessen auf, wie beispielsweise:

• Meerwasserentsalzung
• Erhitzung von Milchprodukten
• Polymerisationsprozesse
• Kühlprozesse mit Flusswasser
• Erwärmung von Raffinerieprodukten

Aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit von Polymeren müssen PK-WÜT durch spezifische Eigenschaften überzeugen: eine geringe Neigung zu Fouling, reinigbare Oberflächen und eine hohe chemische Beständigkeit. Die Steigerung der Wärmeleitfähigkeit erfolgt durch den Einsatz thermisch performanter Füllstoffe wie Graphit.

Ziele

Das übergeordnete Ziel ist die Entwicklung hochgefüllter PK-WÜT für den Einsatz in foulinganfälligen Prozessen und Stoffsystemen. Die Forschung fokussiert sich dabei auf folgende Teilziele:

• Entwicklung hochgefüllter PK-WÜT mit reproduzierbaren thermischen und mechanischen Eigenschaften.
• Verbesserung des Foulingverhaltens sowie Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten und der mechanischen Festigkeit.
• Erstellung von Vorhersagemodellen für den Wärmeübergangskoeffizienten auf Basis der stofflichen Zusammensetzung und spezifischer Prozessbedingungen.
• Standardisierte Bestimmung von Foulingparametern zur Vergleichbarkeit unterschiedlicher Systeme.