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PublicationA Power-Based Model of a Heating Station for District Heating (DH) System Applications( 2017)District Heating (DH) systems are often seen as a good practical approach to meet the local heat demand of the districts due to its ability to provide affordable and low carbon energy to the consumers. Yet, under today’s regulations to renovate the buildings into more energy-efficient ones, the local heat demand is decreasing. Therefore, the operation of DH systems is also affected by the changing heat demand profile, which might lead to less profit for the operators of DH systems. Thus, the operators of DH systems strive for an optimal operation at which the heat demand is met and the profits are maximized. Due to the fact that these systems are complex-physical systems, therefore it is difficult to conduct any experimental investigation on them in order to examine the optimal operation. Accordingly, it is crucial to create fundamental models to investigate the optimal operation of such systems. In this paper, a power-based model is built to represent the heating station as part of a DH system. Then, the model is validated using real data from an existing heating station in Freiburg, Germany. The validation results reveal that the goodness-of-fit for the model is held to be good enough to test it for operational optimization cases.
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PublicationThe Development of Reference Sites for Mineral Exploration under Tec-Soc-Env Conditions( 2020)This paper introduces a framework of site selection to inform the optimal location of test sites in mineral exploration based on the three dimensions of technical, environmental and social factors. A novel two-stage procedure is introduced, consisting of exclusion criteria and evaluation criteria. The first stage analyzes geophysical and spatial conditions of potential sites and determines a sub-set of sites meeting specified pre-conditions. Based on the remaining sites, the second stage proceeds to assess sites based on a list of evaluation criteria that are weighted following the analytical hierachical process (AHP) method. The result of this two-stage procedure is a comprehensive ranking of test sites that considers the integration of environmental and social factors that were omitted from previous research. The framework is of practical importance in light of a recent push to develop test sites in Europe for the mineral exploration industry. It is carefully structured to allow extension to other industries.
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PublicationBewertung der Schwingfestigkeit von Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) anhand der Graphitmorphologie( 2022)Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) ist einer der wichtigsten Werkstoffe für zahlreiche Bauteile in PKW-, Nutzfahrzeug- und Schiffsmotoren, Energieerzeugungsaggregaten, Hydraulik- und Getriebegehäusen sowie Maschinenbetten. Die Eigenschaften des Werkstoffs werden maßgeblich durch die Graphitmorphologie bestimmt, die von der chemischen Zusammensetzung, der metallurgischen Prozessroute und den lokalen Abkühlbedingungen am Bauteil beeinflusst werden. Die fehlende Kenntnis über den Einfluss der lokalen Gefügeausbildung, insbesondere in Bezug auf die Graphitmorphologie, erschwert die Bemessung zyklisch beanspruchter Bauteile aus GJL und erschwert die konsequente Umsetzung des Leichtbaus durch eine erhöhte Werkstoffausnutzung. Um die Bauteilbemessung zu optimieren, muss es daher das Ziel sein, anhand geeigneter Parameter zur Beschreibung der Graphitmorphologie eine Abschätzung der lokalen, zyklischen Werkstoff- bzw. Bauteilbeanspruchbarkeit vorzunehmen. Für die Untersuchung werden Versuchskörper aus GJL mit der Graphitanordnung A abgegossen. Durch die Zugabe von Chrom und Kupfer wird innerhalb der Versuchskörper die Graphitpartikelgröße variiert. Zur Bestimmung der Schwingfestigkeit werden Rundproben aus den Versuchskörpern entnommen und kraftgeregelte Ermüdungsversuche durchgeführt. Mit einer digitalen Bildanalyse an metallographischen Schliffen, entnommen aus Ermüdungsproben, werden relevante Parameter zur Beschreibung der Graphitmorphologie von GJL ermittelt. Unter Verwendung statistischer Methoden wird anhand der gewonnenen Daten ein Bewertungskonzept entwickelt, das eine Abschätzung der lokalen Schwingfestigkeit des Bauteils in Abhängigkeit der Graphitmorphologie ermöglicht.