Herausforderung

Das LRF erforscht hochgefüllte Polymerkomposit-Wärmeübertrager (PK-WÜT) auf Basis von PPS, die bis zu 80 % Graphitanteil enthalten. Diese bieten im Vergleich zu metallischen Wärmeübertragern eine höhere Resistenz gegen Fouling, das in Prozessen wie der Meerwasserentsalzung, der Milchverarbeitung und in Raffinerien auftritt und die Effizienz stark beeinträchtigt.

Da Polymere eine geringere Wärmeleitfähigkeit sowie niedrigere Festigkeit im Vergleich zu Metallen aufweisen, ist eine intensive Untersuchung ihrer mechanischen Eigenschaften essenziell, um ihren Gewichtsvorteil voll auszuschöpfen. Das Ziel der Forschung liegt in der Optimierung dieser Eigenschaften und der Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit durch hochgefüllte Graphitkomposite, um ökologische und wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Bislang genutzte hochperformante Polymer-Wärmeübertrager basieren häufig auf Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS), die wegen ihrer Umweltgefährdung bald verboten werden könnten. Eine frühzeitige Erforschung nachhaltiger Alternativen wie Graphit-PPS ist daher von höchster Relevanz.

Projektpartner und assoziierte Partner im Rahmen von GRETE

• Advent Technologies GmbH
• Calorplast Wärmetechnik GmbH
• Eisenhuth GmbH & Co. KG
• Ensinger GmbH
• Georg H. LUH GmbH
• IAG Industrie Automatisierungsgesellschaft m.b.H.
• Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH
• ENVIMAC Engineering GmbH

Zentrale Elemente des Projekts

• Herstellung und Charakterisierung diverser PPS-Typen und hochgefüllter Graphit-PPS-Komposite zur Verwendung in hochgefüllten Polymerkomposit-Plattenwärmeübertragern.
• Etablierung eines Heißprägeprozesses zur Fertigung von Wärmeübertragerplatten aus hochgefülltem Polymerkomposit für den Einsatz in Plattenwärmeübertragern.
• Überprüfung des Einflusses von Füllgrad, Polymertyp und Graphitorientierung der Platten auf Wärmeübergangskoeffizienten, Strömungsverhalten und Foulinganfälligkeit.
• Analyse der mechanischen Festigkeit der gefertigten Platten und Modellierung der Druckfestigkeit in Abhängigkeit von Material, Prägungsmuster und Einsatztemperatur.
• Entwicklung einer standardisierten Versuchsapparatur zur:
  • Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten am PK-WÜT.
  • Ermittlung der Druckdifferenz am PK-WÜT.
  • Überwachung von Fouling am PK-WÜT innerhalb einer Testzelle.
  • Analyse des Wärmeübergangs bei Verdampfung innerhalb einer Testzelle.