Modell-Bibliothek Thermo-Fluidtechnik

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Britta Gärtner
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Modell-Bibliothek Thermo-Fluidtechnik Thermo-fluidtechnische Systeme und Komponenten können mit Hilfe der Bibliothek Thermo-Fluidtechnik sehr schnell und effektiv untersucht werden.

1 Modell-Bibliothek Thermo-Fluidtechnik Thermo-fluidtechnische Systeme und Komponenten können mit Hilfe der Bibliothek Thermo-Fluidtechnik sehr schnell und effektiv untersucht werden. Die Bibliothekselemente erlauben die Simulation von Systemen mit stationärem und instationärem Verhalten, wo Wärme- und Stoffübergang eine entscheidende Rolle spielen. Insbesondere können Prozesse mit ein- und zweiphasigem Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten sowie Mischungen von Gasen modelliert werden. Eine große Menge von Modellen wurde in den Bibliothekselementen implementiert. Daher kann der Anwender entsprechend seiner Erfordernisse aus einer Vielzahl von typischen Ansätzen wählen. Parameter werden einfach über Dialoge gesetzt. Außerdem steht eine umfassende Datenbank mit Fluid-Daten zur Verfügung. Die Fluid-Datenbank enthält Kühlmittel, feuchte Luft, NIST-Fluide, ASEREP-Kältemittel, Tabellen-Basierte Fluide, Gase, Mischungen von Gasen usw. Da thermo-fluidtechnische Elemente sehr einfach mit Elementen aus anderen physikalischen bzw. technischen Bibliotheken wie Mechanik, Thermik und Signalglieder verbunden werden können, sind sehr komplexe technische Prozesse simulierbar. Die Modelle werden entsprechend des Schaltplanes aufgebaut, was dem typischen Vorgehen bei der Beschreibung technischer Systeme entspricht. Ganzheitliche Modellierung und Simulation von thermo-fluidtechnischen Systemen Kopplung von Elementen aus verschiedenen Domänen Eine große Menge von bekannten Ansätzen implementiert Ein- und zweiphasige Systeme können modelliert werden Umfassende Datenbank mit Fluid- Daten enthalten

2 Seite 2 von 5 Lizenz Typ Die Lizenzen unterscheiden sich in den verfügbaren Typen von nutzbaren Fluiden. Lizenz Type Fluid Typen TF I Einphasige Fluide: Flüssigkeiten und Gase Einphasige Fluid: Kühlmittel TF IIa Zweiphasige Fluide: REFPROP-Fluide (NIST) TF IIb Zweiphasige Fluide: Wasser und feuchte Luft TF IIc ASEREP-Kältemittel TF IId Tabellen-Basierte Fluide TF III Ideal Gas-Mixturen TF Lines Benötigt eine der vorher genannten TF-Bibliotheken Elemente Die Bibliothek Thermo-Fluidtechnik enthält folgende Elemente: Versorgungsdruck Vorgabe von beliebigen Werten oder Funktionen für Druck und/oder Temperatur und/oder Dampfgehalt Signaleingang für extern berechnete Werte von Versorgungsgrößen (z. B. aus Kennlinien) Vorgabe von beliebigen Werten oder Funktionen für Volumen- oder Massestrom Signaleingang für extern berechnete Werte von Versorgungsgrößen (z. B. aus Kennlinien) Stromquelle Volumen Kontrollvolumen, wirkt wie Kapazität. Ergibt dynamischen Effekt im Fluid Hat Schnittstelle mit der Thermik-Bibliothek über den thermischen Port Misst Temperatur und Druck und alle Zustandsvariablen, die mithilfe dieser Variablen berechnet werden können Zustandsgrößenaufnehmer Misst am Input-Port Volumen- und Massestrom und alle Zustandsvariablen, die mit Hilfe dieser Variablen berechnet werden können Volumenstromsensor

3 Seite 3 von 5 Repräsentiert einen adiabatischen Druckverlust in einer Drossel Druckverlust wird mittels bekannter Gesetze, die das Druckverlust- Massestrom-Verhältnis beschreiben, berechnet Drossel Hydraulischer Widerstand einer Komponente Ein Druckverlust kann optional hinzugefügt werden Strömungsträgheit Repräsentiert den elementaren Energietransport zwischen Fluidvolumina und linearer Mechanik Besitzt Interface zur Bibliothek Translatorische Mechanik Kolbenfläche Die Maschine nutzt mechanische Energie durch volumetrische Effekte zur Erhöhung der Enthalpie des Fluids Das eingeschlossene Volumen variiert, was zu einem veränderlichen Druck führt Volumetrischer Wandler Die Maschine nutzt mechanische Energie durch dynamische Effekte zur Erhöhung der Enthalpie des Fluids bzw. umgedreht. Kann Pumpen und Kompressoren wie auch Turbinen repräsentieren Fluiddynamischer Wandler Repräsentiert den Wärmetransport in einem Einphasen-Wärmeübertrager Berücksichtigt Massestrom und Eintrittstemperaturen der Fluide Wärmetauscher dem Verdampfung stattfindet Verdampfer

4 Seite 4 von 5 dem Kondensation stattfindet Kondensator dem Kondensation oder Verdampfung stattfindet Zweiphasen-Wärmeübertrager Repräsentiert ein Gas-Flüssigkeits-Interface zwischen zwei Fluiden, die nicht miteinander mischbar sind. Kann als Druckquelle benutzt werden, über die kein Massetransport stattfinden soll. Flüssigkeit-Gas-Interface Repräsentiert eine Phasentrennung in einem Zwei-Phasen-System aufgrund der Strömungsstabilisierung in einem Speicher Setzt im Speicher Sättigungsbedingungen des Fluids, entweder als gesättigter Dampf oder gesättigte Flüssigkeit Abscheidebehälter Die Bibliothek ThermoFluid-Leitungen stellt folgende Elemente bereit: T-Stück 90 Repräsentiert den Druckverlust in einem T-Stück (90 ) Entsprechend den Drücken an den Ports wird ein Haupt- und ein Nebenzweig bestimmt, für die Druckverluste berechnet werden Repräsentiert den Druckverlust in einem Fitting mit plötzlicher Querschnittsveränderung Entsprechend den Drücken an den Ports wird die Strömungsrichtung festgestellt und anschließend der Druckverlust berechnet Übergang Repräsentiert den Druckverlust in einem Bogen Bogen

5 Seite 5 von 5 Repräsentiert den Druckverlust in einem Kniestück Kniestück Repräsentiert den Druckverlust in einer Blende Blende Repräsentiert einen speziellen Widerstand für Zwei-Phasen-Fluide Hält flüssige bzw. gasförmige Anteile des Zwei-Phasen-Fluids entsprechend Strömungsrichtung und Parametrierung zurück Druckverlust kann parametriert werden Phasentrennung Repräsentiert einen Sammler für zweiphasige Kreisläufe Am Eintritt kann Dampf, Nassdampf oder Flüssigkeit vorliegen Solange der Sammler nicht nur Dampf enthält tritt reine Flüssigkeit aus Flüssigkeitssammler

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