Ziel dieser Arbeit war, einen Oberflächenbelüfter zur Fischteichbelüftung in Bezug auf seinen Sauerstoffertrag zu optimieren. Hintergrund für diese Aufgabe war der Einsatz des Oberflächenbelüfters in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage zur Stromversorgung. Da Photovoltaikanlagen eine recht geringen Wirkungsgrad von etwa 10 % haben und die Erzeugung von Elektroenergie über Solarzellen somit relativ teuer ist, kann mit Hilfe eines optimierten Belüfters Energie eingespart werden und die Anlage kann kleiner ausfallen, wodurch die lnvestitions- und Betriebskosten sinken. Um eine Optimierung durchführen zu können, wurden zunächst die Einflußfaktoren auf den Sauerstoffertrag eines Belüfters untersucht. Dazu war das Studium der Vorgänge beim Stoffaustausch zwischen Wasser und Luft unumgänglich. Mit der Theorie des Stoffübergangs aus der Verfahrenstechnik fand sich eine brauchbare Grundlage zum Verständnis der Austauschprozesse. Danach sind für den Stoffaustausch zwischen zwei Phasen der mikroskopische Prozeß der Diffusion und der makroskopische Prozeß der Konvektion oder Turbulenz verantwortlich. Treibende Kraft für die Diffusion ist das Konzentrationsgefälle zwischen den beiden Phasen. Ist die Konzentration ausgeglichen, findet auch keine Diffusion mehr statt. Auf dem Prinzip der Diffusion war das Zweifilmmodell aufgebaut, das besagt, daß der Stoffaustausch zwischen zwei Phasen nur in einer dünnen Grenzschicht zwischen den Phasen stattfindet. Maßgeblich für den Stoffaustausch ist dabei die Dicke dieser Grenzschicht. Dieses Modell ist allerdings zu einfach, um den Stofftransport richtig zu beschreiben. Als weiteres Modell wurde die Penetrationstheorie entwickelt; danach erfolgt der Stoffübergang hauptsächlich durch Konvektion. Die Reibung in der Grenzschicht zwischen den beiden Phasen sorgt für eine ständige Erneuerung der Oberfläche und dadurch für einen verstärkten Stofftransport. Das Problem dieser Theorie liegt in der Bestimmung der Erneuerungsrate für die Grenzschicht. Es wurden viele Modelle zur Bestimmung der Erneuerungsrate entwickelt, aber keines dieser Modelle ist in der Lage, den Sauerstoffübergang bei der Oberflächenbelüftung richtig zu beschreiben. Als wichtigstes Ergebnis aus den theoretischen Untersuchungen ist zu erwähnen, daß der Sauerstoffübergang bei der Oberflächenbelüftung eine Funktion vom durchgesetzten Wasservolumen des Belüfters abhängt. Um die Sauerstoffzufuhreigenschaften eines Oberflächenbelüfters zu verbessern, wurden in Modellversuchen mehrere Kreiseltypen auf ihr Wasserauswurfvolumen in Bezug auf die Leistungsaufnahme untersucht. Dabei stellten sich Rotorformen mit drei Rotorblättern als besonders effektiv heraus. Daraufhin wurde für einen bereits untersuchten Kreiselbelüfter ein neuer Rotor konstruiert und in Sauerstoffeintragsversuchen getestet. Dabei konnte eine Steigerung des Sauerstoffertrags gegenüber dem Originalkreisel von 7 % bei einer gleichzeitigen Reduzierung der Leistungsaufnahme um 14 % erreicht werden. Außerdem stellte sich heraus, daß der Leistungsbedarf des Kreiselbelüfters von der Kreiselform abhängt, und daß es eine ideale Eintauchtiefe für den Kreisel zwischen 7,5 cm und 8 cm gibt. Der entwickelte Kreisel verbessert den Sauerstoffertrag des Belüfters bei niedrigerem Energieverbrauch. Durch dies~ Maßnahme wird die von Photovoltaikanlage gelieferte Energie effizient genutzt und die Amortisation der Anlage beschleunigt.      «

Ziel dieser Arbeit war, einen Oberflächenbelüfter zur Fischteichbelüftung in Bezug auf seinen Sauerstoffertrag zu optimieren. Hintergrund für diese Aufgabe war der Einsatz des Oberflächenbelüfters in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage zur Stromversorgung. Da Photovoltaikanlagen eine recht geringen Wirkungsgrad von etwa 10 % haben und die Erzeugung von Elektroenergie über Solarzellen somit relativ teuer ist, kann mit Hilfe eines optimierten Belüfters Energie eingespart werden und die Anlage...     »