Form-ORC
Zustandsbeschränkte Formoptimierungin Mehrphasen-ORC-Turbinen
Beteiligte Personen am ATF
Erik Bautze (links) und Hagen Müller (rechts)
Zeitraum
01.08.2025 – 31.07.2028
Fördergeber
DFG
Projektpartner
Dr.-Ing. Lars Radtke, Universität Rostock, Lehrstuhl für Strukturmechanik
Publikationen und Konferenzbeiträge
Bautze, E. und Müller, H.: "Non-Isothermal Homogeneous Equilibrium Model for Flashing Flows in a Converging–Diverging Nozzle", 21st OpenFOAM Workshop, Guimarães, Portugal, 2026.
Projektbeschreibung
Ein großer Teil der weltweit eingesetzten Primärenergie geht als Abwärme verloren – oft bei Temperaturen unter 600 K. ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle) ermöglichen es, diese Energie mithilfe organischer Arbeitsmedien effizient in Strom umzuwandeln. Eine besonders vielversprechende Variante ist der sogenannte wet-to-dry-Prozess, bei dem das Arbeitsmedium zweiphasig in die Turbine eintritt und im ersten Leitgitter vollständig verdampft. So lässt sich ein größerer Anteil der thermischen Energie in mechanische Arbeit umsetzen.
Die dafür erforderlichen Strömungsbedingungen weichen deutlich von konventionellen ORC-Prozessen ab und erfordern eine angepasste Schaufelgeometrie. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung eines adjungierten Formoptimierungsverfahrens, das auf Basis präziser numerischer Strömungssimulationen effiziente Turbinendesigns automatisiert generiert. Dabei werden realistische thermodynamische Stoffdaten, Nichtgleichgewichtseffekte an Phasengrenzen und Zustandsbeschränkungen zur Vermeidung von Flüssigkeitströpfchen in den Rotorstufen berücksichtigt.