Forschungsgebiet überkritisches CO2

Überkritisches CO₂ birgt großes Potential als zukünftiges Arbeitsmittel in Kraftwerken, Kältemaschinen und Wärmepumpen. Im Vergleich zu unterkritischen Medien bzw. Fluiden weist es hinsichtlich der Wärmeübertragung vorteilhafte Stoffeigenschaften, wie eine hohe Dichte und hohe spezifische Wärmekapazität, auf. Weiterhin lassen sich nahe seines kritischen Punktes (T_krit = 31 °C, p_krit = 74 bar) Anomalien in den Stoffwerten feststellen, die sich erheblich auf den Wärmeübergang innerhalb eines Wärmeübertragers auswirken können (sog. Enhanced bzw. Detoriated Heat Transfer). Damit gestattet der Einsatz von überkritischem CO₂ als Arbeitsmittel vergleichsweise hohe Anlagenwirkungsgrade bei moderaten Anlagenkosten. Aus diesem Grund finden sich bereits heute viele Anwendungsmöglichkeiten für überkritisches CO₂, etwa als Kältemittel R744 in stationären Klimaanlagen.
Verschiedene experimentelle und numerische Aktivitäten bilden die Grundlage dieses Arbeitsgebietes:

SCARLETT-Anlage

• Wärmeübergang in einzelnen Kanälen und Rohren
• Wärmetauscheruntersuchungen

Numerische Simulationen

• Direkte numerische Simulation von beheizten Rohrströmungen

Systemuntersuchungen

• Machbarkeitsstudie eines mit überkritischem CO₂ betriebenen Joule-Kreislauf als ein autarken Nachwärmeabfuhrsystems eines Kernkraftwerks
• Experimentelle Untersuchungen eines Kompaktwärmeübertragers