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

h.e.a.vandenakker@tudelft.nl

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

Dr.ir. Noor van Andel1956-1963 studie TN aan TH Delft

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

Market Pull

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

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

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

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

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

Fine Wire Heat Exchanger

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

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

FIWIHEX Fine Wire Heat Exchanger

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

FIWIHEX Fine Wire Heat Exchanger

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

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)

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

Simulatie luchtstroming door de fan

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

Experimentele Validatie

Eck B., 1973, Fans

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

Invloed van de hoek van de schoepen-50 +100

-+

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

-+

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

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

Uitreiking Speurwerkprijs Noor van Andel 25 juni 2007 Harrie van den Akker

1

Dunne draad weefsel

Vlakke plaat

verhoogde turbulentie door draadweefsel

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)

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

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

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

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

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

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