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Ein Beitrag zur Energieeffizienzbewertung von wässrigen Bauteilreinigungsanlagen

Junge, Felix (2019):
Ein Beitrag zur Energieeffizienzbewertung von wässrigen Bauteilreinigungsanlagen.
Darmstadt, Technische Universität, [Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Ein Beitrag zur Energieeffizienzbewertung von wässrigen Bauteilreinigungsanlagen
Language: German
Abstract:

In der vorliegenden Arbeit wird eine umfassende Bewertung der Energieeffizienz von wässrigen Bauteilreinigungsanlagen in der metallverarbeitenden Industrie erarbeitet. Dabei werden nach dem Prinzip der Minimum-Value-Calculation geeignete Nutzen- und Aufwandsdefinitionen entwickelt nach denen eine aussagekräftige Energieeffizienzbewertung durchgeführt werden kann. Als sechsstufiges Schalenmodell werden die Bindungsenergien der Phasen Verunreinigung-Bauteil (1-physikalisches Energieminimum), Energieaufwand der Technologie (2-) und des Prozesses (3-technologisches Minimum), die Verluste des Equipments (4-), Umwelteinflüsse (5-reales Minimum) und der tatsächliche gemessene Energiebedarf (6-gemessenes Minimum) definiert und ermittelt. Als Quotienten zum gemessenen Energiebedarf liefern die Minima jeweils eine Energieeffizienzaussage, die sowohl deskriptive als auch normative Bewertungen von industriellen, wässrigen Bauteilreinigungsanlagen unterschiedlicher Anwendergruppen (Hersteller und Nutzer) ermöglichen. Validiert werden die unterschiedlichen Analysen anhand einer Fertigung eines Drehteils und der zwei-stufigen wässrigen Reinigung. Die Berechnung der Energieeffizienz zeigt, dass die tatsächlichen Bindungsenergien der Verunreinigungen nur einem sehr kleinen Teil vom dem entsprechen, der für den Betrieb einer Reinigungsmaschine in der Produktion entspricht. Die Werte liegen in der Größenordnung von O(〖10〗^(-8)). Die Parametrierung der Energieeffizienzwerte zeigt, dass sich bei der wässrigen Spritzreinigung hohe Effizienzen durch große Verunreinigungen ergeben. Somit sollte die Anlagenkonfiguration vor allem auf die Art der Bauteile ausgelegt werden. Die thermodynamische Bilanzierung konnte beweisen, dass bei kompakten Einkammeranlagen bereits ein Großteil des gemessenen Gesamtenergiebedarfs auch in die Behandlungskammer fließt. Grundsätzlich sollte die erarbeitete Methode auch auf andere Reinigungsverfahren erweitert werden. Dadurch können vor allem die energetisch-technologischen Energieeffizienzen als Auslegungs- und Optimierungskennzahl verwendet werden. Die Nutzung und Weiterentwicklung der Bewertungssystematik von Energieeffizienz in Wissenschaft und Praxis ist wünschenswert.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In this thesis a comprehensive evaluation of the energy efficiency of aqueous part-cleaning systems in the metal-processing industry is developed. In doing so, suitable benefit and effort definitions are developed based on the principle of minimum-value-calculation, according to which a meaningful energy-efficiency assessment can be carried out. The binding energies of the phases contamination component (1-physical energy minimum), energy expenditure of the technology (2-) and the process (3-technological minimum), the losses of the equipment (4-), environmental influences (5-real minimum) and the actual measured energy demand (6-measured minimum) are defined and determined as a six-step shell model. As a quotient of the measured energy demand, the minima each provide an energy-efficiency statement that enables both descriptive and normative evaluations of industrial, aqueous part-cleaning systems of different user groups (manufacturers and users). The different analyses are validated on the basis of the production of a turning workpiece and the two-stage aqueous cleaning. The calculation of the energy efficiency shows that the actual binding energies of the contaminations correspond only to a very small part of that which corresponds to the operation of a cleaning machine in production. The values are in the range of 10^-8. The parameterization of the energy-efficiency values shows that high efficiencies result from large contaminations in aqueous spray cleaning. Therefore, the system configuration should be designed primarily for the type of components. The thermodynamic balancing could prove that with compact single-chamber systems, a large part of the measured total energy requirement already flows into the treatment chamber. Basically, the method developed should also be extended to other cleaning processes. Thus, above all the energy-technological energy efficiencies can be used as design and optimisation parameters. The use and further development of the evaluation system of energy efficiency in science and practice is desirable.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 650 Management
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 670 Industrielle Fertigung
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Production Technology and Machine Tools (PTW)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Production Technology and Machine Tools (PTW) > ETA Energy Technologies and Applications in Production
Date Deposited: 20 Sep 2019 12:23
Last Modified: 09 Jul 2020 02:38
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-87762
Referees: Abele, Prof. Dr. Eberhard and Gambaryan-Roisman, Prof. Dr. Tatiana
Refereed: 23 April 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/8776
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