MMaterialNews vom 23.08.2008

Regeneratoren aus versinterten metallischen Kurzfasern

Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Institutsteil Dresden, werden metallische Kurzfasern mittels Schmelzextraktion aus fast beliebigen Legierungen hergestellt.
Zum Aufbau offenporiger Strukturen werden die Fasern durch einen speziellen Legeprozess in einer Vorzugsrichtung geschichtet und miteinander versintert, so dass die Bauteile eine hohe mechanische Stabilität aufweisen. Der Druckverlust und die Wärmeleitung sind aufgrund der Strukturmorphologie richtungsabhängig und führen zu günstigen Gebrauchseigenschaften für die hier beschriebenen Regeneratoren.

Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Projektes, dem Wachstumskern inno.zellmet, wurde zusammen mit der Fa. Enerlyt Potsdam GmbH der Einsatz von metallischen Faserstrukturen in Regeneratoren von Stirlingmotoren entwickelt. Dieser Heißgasmotor ist eine periodisch arbeitende Wärmekraftmaschine, bei der die in mechanische Energie umgewandelte Wärme (im Unterschied zu Otto- und Dieselmotoren) von außen eingespeist wird. Anschließend wird dem Arbeitsgas abwechselnd in sog. Regeneratoren, die die Funktion eines Wärmespeichers haben, zyklisch Wärme zu- oder abgeführt. Neben der absoluten Größe der zur Verfügung stehenden Temperaturdifferenz wird mit dem Regenerator der Wirkungsgrad des Stirlingmotors entscheidend beeindflusst. Durch die Strukturmorphologie wird erreicht, dass die Wärmekapazität des porösen Metallkörpers und die Wärmeleitung entlang der Strömungsrichtung des Arbeitsgases gerade so eingestellt werden können, dass sich entlang der Regeneratorachse ein linearer Temperaturverlauf einstellt.

Die Entwicklung von Stirling-Motoren für den Einsatz z.B. in Klein-BHKW’s im Einfamilienhaus hat neue Impulse erhalten und wird weltweit forciert. Durch die Verwendbarkeit von CO2-neutralen Brennstoffen wird zusätzlich ein wichtiger Beitrag zur Verminderung des Treibhauseffektes geleistet. Der von Enerlyt entwickelte Stirling ist für den Einsatz in diesen BHKW's vorgesehen und notwendige Feldtests dafür beginnen in diesem Jahr.

MATERIALICA INDUSTRY NEWS.

Weitere Informationen

Dipl.-Ing. (FH) Cris Kostmann
Telefon: + 49 (0) 351 / 25 37 307
cris.kostmann@ifam-dd.fraunhofer.de
www.ifam-dd.fraunhofer.de

Recherchiert und dokumentiert von:

Dr.-Ing. Christoph Konetschny, Materialberater, Inhaber Materialsgate
Die Recherche und Aufbereitung der in diesem Dokument genannten Daten erfolgte mit größter Sorgfalt.
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Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad beschreibt in den Prozessen der Energiewandlung und Energieübertragung das Verhältnis von abgegebener Leistung zu zugeführter Leistung. Er wird mit dem griechischen Buchstaben Eta gekennzeichnet. Der Wirkungsgrad ist eine dimensionslose Größe und kann Werte zwischen 0 und 1 bzw. zwischen 0 und 100 % annehmen.
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Die Wärmekapazität ist eine Materialeigenschaft. Die Wärmekapazität gibt an, welche Wärmemenge ein Körper in Abhängigkeit von der Temperaturänderung speichern kann.