Elektro-Thermische Simulation eines elektrischen Edelstahlheizers für eine Siedeversuchsanlage

  • Forschungsthema:Siedekrise
  • Typ:Masterarbeit
  • Datum:ab sofort
  • Betreuung:

    Dipl. Ing. Stelios Michaelides und Prof. Xu Cheng

Masterrbeit

Am Institut für Angewandte Thermofluidik wurde im Rahmen des Projekt KEK-SIMA eine Teststrecke für die Erforschung der Siedekrise entwickelt wie sie im passiven Sicherheitskonzept In-vessel retention (IVR) through external reactor vessel cooling (ERVC) bei Sicherheitskernreaktoren der Generation III+ auftritt. Die Teststrecke stellt einen Edelstahlheizer da, und ist in einen keramischen Isolator gebettet und wird mit Messinstrumentierung in den Strömungskanal eingebaut. Obwohl der Heizer von den ihn umhüllenden Strukturen gut elektrisch und thermisch isoliert ist, entsteht durch die angelötete metallische Sensorik sowohl eine Wärmesenke und auch eine parasitäre elektrische Last, die die Messunsicherheit der Teststrecke vergrößert.

Abbildung: Erstes Modell des Heizers

Ziel dieser Arbeit ist die Durchführung einer numerischen Elektro-Thermischen Simulation des Heizers mit angelöteter Sensorik, um die Effekte der oben genannten technischen Restriktionen auf die Verteilung des in den Versuchskanal effektiv strömenden Wärmestroms abschätzen zu können. Hierfür, soll für eine realitätsnahe geometrische Abbildung der gefertigten Gesamtkonstruktion mit Hilfe von optischen aufnahmen, unter Anwendung von 3D- Rekonstruktion, ein CAD-Model der realen Teststrecke erstellt werden, welches dann für Simulationen mit Ansys Workbench (Thermisch- Elektrische Analyse) genutzt werden kann.

Ablauf der Arbeit

  • Einarbeitung in die numerische Simulation mit Ansys Workbensch Thermisch-Elektrische Analyse

  • Einarbeitung in die digitale Bildverarbeitung

  • Erstellung eines CAD-Modells für die zu simulierende Gesamtkonstruktion

  • Erstellung eines geeigneten Rechennetzes für die Simulation

  • Bestimmung der Randbedingungen

  • Durchführung der Simulation

  • Auswertung der Ergebnisse

Wünschenswerte Voraussetzungen des Kandidaten

  • Bachelorabschluss der Studiengänge Maschinenbau, Verfahrenstechnik o. ä

  • Grundkenntnisse im Umgangs mit Ansys Workbench und erste Erfahrungen in der Programmierung (bevorzugt in Python)

  • Interesse an numerischen Simulationen sowie Bildverarbeitung

  • Start der Arbeit: Ab sofort

  • Betreuer: Michaelides Stelios

  • Kontakt: stelios michaelides ∂does-not-exist.kit edu