Experimental and Theoretical Studies on Design Calculations for Latent Heat Storage

Research was conducted to obtain design data of latent heat-of-fusion thermal energy storage (LHTES) devices. The devices studied utilize a porous medium (PM) to increase the effective conductivity of the storage system. Therefore the melting and freezing process is accelerated. Metal shavings and metal spheres were used as porous media and water as the phase change medium (PCM). A simple experimental method to measure the conductivity of a water-metal mixture or ice-metal mixture was applied to obtain conductivity data. These measurements can be considered fairly accurate because measured conductivity of pure water and of pure ice agreed very well with those of accepted tables. The comparison of the measured conductivity for porous media with values obtained from several formulas from the literature showed that no formula predicts the conductivity with an acceptable accuracy

Übertragbarkeit von Meßwerten aus Versuchen an Windrädern im Hinblick auf Windkanalversuche am Wagner-Rotor : Konstruktion einer Sechs-Komponenten-Waage für Windkanalmessungen an Windrädern

Eine Aussage über das Verhalten eines geplanten Windrades kann auf drei prinzipiell unterschiedlichen Wegen erhalten werden: 1.) rein theoretische Berechnungen, 2.) Versuche im Windkanal, 3.) Untersuchung bereits gebauter Windräder und Übertragung auf den geplanten Entwurf. Diese Arbeit beschäftigt sich mit 2.) und 3). Dazu werden in Teil A Berechnungsgrundlagen gelegt, um im Windkanal erhaltene Messwerte auf einen geplanten Windradentwurf zu übertragen. Diese Datenübertragung kann ebenso auf bereits gebaute Windräder angewandt werden. In Teil B dieser Arbeit wird eine Sechskomponentenwaage (SKW) konstruiert zur Messung des Momentes an der Welle des Windrades und des Widerstandes des Windrades. Das Windrad wird dazu an der Welle eines Generators befestigt. Der Generator wird auf der Sechskomponentenwaage befestigt. Dabei kann der Achswinkel in Stufen von 5° im Bereich von 0° (horizontal) bis 90° (vertikal) verstellt werden. Die Grundplatte der Sechskomponentenwaage wird über sechs Gelenkstäbe gehalten. Die Gelenkstäbe stützen sich auf sechs Kraftaufnehmer ab, die auf dem Prinzip des Doppelbiegebalkens basieren und mit aufgeklebten Dehnmessstreifen (DMS) bestückt sind. So können zunächst sechs Kräfte gemessen werden, die dann über eine Matrix in die drei Kräfte und drei Momente (je Raumrichtung) umgerechnet werden. Aus dem Moment an der Welle des Generators und der Drehzahl ergibt sich durch Multiplikation die Leistung des Windrades

Zur aerodynamischen Berechnung eines Windenergiekonverters am Beispiel des Wagner-Rotors

Zweck - Dieser Bericht zeigt die aerodynamische Berechnung eines Windrades mit einer Geometrie, die allgemeiner definiert ist, als üblich. So ein Windrad ist auch als Wagner-Rotor bekannt und zeigt einem Achswinkel möglicherweise deutlich verschieden von 0° (Horizontalachsrotor) und einem Konuswinkel der Flügel deutlich kleiner als 90°. Der Wind strömt dabei in den, von den Flügeln gebildeten Kegel hinein. Da der Wagner-Rotor bei entsprechender Wahl dieser Winkel keinen Turm benötigt, und daher eine geringe Höhe des Schwerpunktes hat, kann er auch auf einem Schiff montiert werden und die hohen Windstärken auf See nutzen. --- Methodik - Die aerodynamischen Windradberechnung erfolgt nach Hütter (auch bekannt als Blade Element Momentum Theory, BEMT), wobei sich die Elemente hier bei dieser Berechnung über den Radius und zusätzlich über den Umfang verteilen. Die Anströmung jedes Elementes am Wagner-Rotor wird mittels Differentialgeometrie berechnet. Auftriebs- und Widerstandsbeiwerte des Flügelprofils müssen (z. B. aus Profilkatalogen) über einen großen Bereich des Anstellwinkels bekannt sein. Die Berechnung erfolgt mit einem Programm geschrieben in FORTRAN. --- Ergebnisse - Die Wirkungsgrade des Wagner-Rotors sinken, je weiter man sich von den Winkeln des Horizontalachsrotors entfernt. Es muß weiter berücksichtigt werden, daß die Windradleistung beim Wagner-Rotor nicht nur durch die schlechteren Wirkungsgrade fällt, sondern auch dadurch, daß sich bei konstanter Flügellänge die Projektionsfläche des Windrades zum Wind verkleinert. Trotzdem hat der Wagner-Rotor seine Berechtigung bei der Nutzung der Windleistung auf See, weil der Windenergiekonverter auf einem Schiff montiert werden kann. An Land können die Kosten für den Turm gegenüber dem Horizontalachsrotor reduziert werden. Ob dies die geringere Leistung bezogen auf die Flügellänge ausgleicht, kann hier nicht geklärt werden. Bedeutung für die Praxis – Dieser Ansatz ermöglicht auch eine genauere Berechnung von "Horizontalachsrotoren", die oft kleine Abweichungen der Rotorachse von der Horizontalen und Konuswinkel von etwas weniger als 90° aufweisen. Originalität / Wert – Die Aerodynamik des Wagner-Rotors wird hier erstmals in dieser Detailtiefe berechnet

Why do ultrasoft repulsive particles cluster and crystallize? Analytical results from density functional theory

We demonstrate the accuracy of the hypernetted chain closure and of the mean-field approximation for the calculation of the fluid-state properties of systems interacting by means of bounded and positive-definite pair potentials with oscillating Fourier transforms. Subsequently, we prove the validity of a bilinear, random-phase density functional for arbitrary inhomogeneous phases of the same systems. On the basis of this functional, we calculate analytically the freezing parameters of the latter. We demonstrate explicitly that the stable crystals feature a lattice constant that is independent of density and whose value is dictated by the position of the negative minimum of the Fourier transform of the pair potential. This property is equivalent with the existence of clusters, whose population scales proportionally to the density. We establish that regardless of the form of the interaction potential and of the location on the freezing line, all cluster crystals have a universal Lindemann ratio L = 0.189 at freezing. We further make an explicit link between the aforementioned density functional and the harmonic theory of crystals. This allows us to establish an equivalence between the emergence of clusters and the existence of negative Fourier components of the interaction potential. Finally, we make a connection between the class of models at hand and the system of infinite-dimensional hard spheres, when the limits of interaction steepness and space dimension are both taken to infinity in a particularly described fashion.Comment: 19 pages, 5 figures, submitted to J. Chem. Phys; new version: minor changes in structure of pape

Konvergierende und divergierende Tendenzen: Übergänge zwischen Berufs-, Hochschul- und Weiterbildung im pädagogisch organisierten System des lebenslangen Lernens

Der Beitrag thematisiert Systembildungstendenzen im Erziehungs- und Bildungswesen am Beispiel von Berufs-, Hochschul- und Weiterbildung. Dazu werden drei Zugänge gewählt. Den ersten bildet der Vergleich von Leitbildern und ExpertInneninterviews aus den drei Bereichen. Ein zweiter Zugang erfolgt durch die Rekonstruktion von beruflichen Orientierungen berufsbegleitend Studierender. Als dritte Perspektive werden Entgrenzungsprozesse pädagogischer Arbeit in der betrieblichen Weiterbildung analysiert

The spinal cord injury-induced immune deficiency syndrome: results of the SCIentinel study

Infections are prevalent after spinal cord injury (SCI), constitute the main cause of death and are a rehabilitation confounder associated with impaired recovery. We hypothesize that SCI causes an acquired lesion-dependent (neurogenic) immune suppression as an underlying mechanism to facilitate infections. The international prospective multicentre cohort study (SCIentinel; protocol registration DRKS00000122; n = 111 patients) was designed to distinguish neurogenic from general trauma-related effects on the immune system. Therefore, SCI patient groups differing by neurological level, i.e. high SCI [thoracic (Th)4 or higher]; low SCI (Th5 or lower) and severity (complete SCI; incomplete SCI), were compared with a reference group of vertebral fracture (VF) patients without SCI. The primary outcome was quantitative monocytic Human Leukocyte Antigen-DR expression (mHLA-DR, synonym MHC II), a validated marker for immune suppression in critically ill patients associated with infection susceptibility. mHLA-DR was assessed from Day 1 to 10 weeks after injury by applying standardized flow cytometry procedures. Secondary outcomes were leucocyte subpopulation counts, serum immunoglobulin levels and clinically defined infections. Linear mixed models with multiple imputation were applied to evaluate group differences of logarithmic-transformed parameters. Mean quantitative mHLA-DR [ln (antibodies/cell)] levels at the primary end point 84 h after injury indicated an immune suppressive state below the normative values of 9.62 in all groups, which further differed in its dimension by neurological level: high SCI [8.95 (98.3% confidence interval, CI: 8.63; 9.26), n = 41], low SCI [9.05 (98.3% CI: 8.73; 9.36), n = 29], and VF without SCI [9.25 (98.3% CI: 8.97; 9.53), n = 41, P = 0.003]. Post hoc analysis accounting for SCI severity revealed the strongest mHLA-DR decrease [8.79 (95% CI: 8.50; 9.08)] in the complete, high SCI group, further demonstrating delayed mHLA-DR recovery [9.08 (95% CI: 8.82; 9.38)] and showing a difference from the VF controls of -0.43 (95% CI: -0.66; -0.20) at 14 days. Complete, high SCI patients also revealed constantly lower serum immunoglobulin G [-0.27 (95% CI: -0.45; -0.10)] and immunoglobulin A [-0.25 (95% CI: -0.49; -0.01)] levels [ln (g/l × 1000)] up to 10 weeks after injury. Low mHLA-DR levels in the range of borderline immunoparalysis (below 9.21) were positively associated with the occurrence and earlier onset of infections, which is consistent with results from studies on stroke or major surgery. Spinal cord injured patients can acquire a secondary, neurogenic immune deficiency syndrome characterized by reduced mHLA-DR expression and relative hypogammaglobulinaemia (combined cellular and humoral immune deficiency). mHLA-DR expression provides a basis to stratify infection-risk in patients with SCI