Page 1
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Een Delftse kijk op warmtewisselaars
Harrie van den Akker
Afdeling Multi-Scale Physics(Kramers Laboratorium voor Fysische Technologie)
Technische Universiteit Delft
[email protected]
Page 2
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Dr.ir. Noor van Andel1956-1963 studie TN aan TH Delft
Page 3
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Market Pull
Page 4
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Page 5
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
“Ik ben blij dat ik nu weer kan doen waarvoor ik opgeleid ben”.
Dr.ir. Noor van Andel1956-1963 studie TN aan TH Delft
1999 stopt als directeur Corp. Research Akzo
Nobel
start van Fiwihex
Almelo1999 (Kramers) Laboratorium voor Fysische Technologiebestaat 50 jaar
Page 6
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
T1 T0Q=h1A1(T1-T0)
T2 Q=h2A2(T2-T1)
Conventionele woningverwarming
Page 7
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
d
v h=3.2(v/d)0.5
Warmteoverdracht aan een dunne draad
Q = h A ΔT
Page 8
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Fine Wire Heat Exchanger
Page 9
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
v
h=10(v/d)0.5
(v=0.5m/s, D=100m→h=700W/m2K)
Warmteoverdracht aan draadweefsel
Q = h A ΔT
Page 10
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
FIWIHEX Fine Wire Heat Exchanger
Page 11
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
FIWIHEX Fine Wire Heat Exchanger
Page 12
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Specificaties Fiwihex
Max. warmteoverdracht 220 W/K (=1100W bij T=50C) (~n0.8)
Opwarmen ruimte 80m3 van 100C naar 200C in 10min
Electriciteitsverbruik 35W (~n3)
Prijs (bij kleine serie) 200 Euro
Maximaal benodigd verwarmingsvermogen voor rijtjeshuis ~2500W
Page 13
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Numerieke simulaties van de luchtstroming in een Fiwihex
Afstudeerproject van ir. Gerrit Tjallema (ST, 2001)
Page 14
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Simulatie luchtstroming door de fan
Page 15
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Experimentele Validatie
Eck B., 1973, Fans
Page 16
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Invloed van de hoek van de schoepen-50 +100
-+
Page 17
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Modified Fan Designs
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50flow number
pre
ssu
re n
um
be
r angle +10
current fanangle-10angle -20angle -30angle -40
-+
Page 18
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
0.00
1.00
2.00
3.00
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
flow number
pre
ssu
re n
um
ber
60 blades40 blades30 blades
Modified Fan Designs
Page 19
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
1.5
1.7
1.9
2.1
2.3
2.5
1.6 1.8 2.0 2.2 2.4log (n)
log
()
factor 2.2
simulaties
experimenten
Warmteoverdracht
Page 20
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Dunne draad weefsel
Vlakke plaat
verhoogde turbulentie door draadweefsel
Page 21
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Experimentele bepaling van warmteoverdracht en frictie in een
Fiwihex
Afstudeerproject van ir. Marian Vlot
(TN, 2003)
Page 22
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Warmteoverdracht platen en draadweefsels
0
1
2
3
4
5
6
1.6 2 2.4 2.8 3.2
Q (W/K)
v (m/s)
2 – 2.5 x
draadweefsel
vlakke plaat
Page 23
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
0
0.01
0.02
0.03
0.04
1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
f
Re
0.3-0.6 x
Wrijvingsweerstand platen en draadweefsels
vlakke plaat (theorie)
draadweefsel
Page 24
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Verhouding warmteoverdracht en frictie in de Fiwihex
1000 1500 2000 2500 3000Re0
0.5
1
1.5
2
StPr2/3
f
3-4x
theoretical maximum
Page 25
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Solar boiler, Fiwihex & storage
Fiwihex Fiwihex
Solar panel Solar panel
SUMMER WINTER
Page 26
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Energieverbruik tuinbouwkas
Jaargemiddelde ingevangen zonnestralingsenergie is 3x zo groot als de energiebehoefte voor verwarming
In principe heeft een kas dus een energieoverschot
Page 27
Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker
1
Idee ontwikkeld door Noor van Andel
“Ei van Columbus” prijs 2003 voor duurzaamheid en innovatie
•Gesloten kas
•Fiwihex warmtewisselaars
•Warmteopslag in de freatische laag van de bodem (10+250C)
•Besparing op fossiele energie 93%
•Energieoverschot in de vorm van water van 300C
Kas als energiebron