Bachelorarbeit Bijan Seyed Sadjjadi

 

Modellierung thermischer Verluste eines Kompressors für die dynamischen Simulationen von Kältemittelkreisläufen

Schematische Darstellung thermischen Verluste Urheberrecht: EBC Schematische Darstellung der untersuchten thermischen Verluste eines hermetischen Kältemittelkompressors

Im Hinblick auf das Ziel von effizienteren Wärmepumpen, ist der Kompressor als Hauptverbraucher der elektrischen Energie in Kältekreisläufen in dieser Arbeit untersucht. Eine Literaturrecherche zeigte, dass Ausschöpfungspotential hinsichtlich der Untersuchung der Wärmeverluste des Kompressors und hinsichtlich des Einflusses der Motorwärmeverluste auf jene vorhanden ist. Dahingehend soll diese Arbeit die Frage klären, ob es möglich ist eine physikalisch korrekte Abbildung der Wärmeverluste zu realisieren, ohne auf die inneren Geometrien des Kompressors zuzugreifen. Weiterhin sollen die Motorwärmeverluste untersucht werden und deren Einfluss auf die Gesamtwärmeverluste bestimmt werden.Um dieses Ziel zu erreichen wurde ein austauschbares Modelica basiertes Simulationsmodell erstellt, welches auf einem semi-empirischen Ansatz beruht. Die Wärmeübertragunsmodelle werden durch eine Einteilung des Kompressors in einen niedrig Temperatur- und in einen hoch Temperaturbereich realisiert. Dabei wird angenommen, dass die Wärme, welche über den Motor an die Kompressorwand abgegeben wird zu solch einer Temperaturdifferenz zwischen den beiden Teilen führt.Hinsichtlich der Validierung der Wärmeübertragungsmodelle gelten die Temperaturen an der äußeren Kompressorwand als geeignete Parameter. Erste Abgleiche zwischen Simulations- und Testergebnissen lassen auf eine physikalisch richtige Abbildung der Wärmeverluste schließen. Innerhalb des Hochtemperaturbereichs erhält man beim Abgleich zwischen Messung und Simulation einen RMSE von 2.27, wobei im niedrig Temperatur Bereich ein RMSE von 1.44 erreicht wird.Abschließend kann man sagen, dass das in dieser Arbeit vorgestellte Kompressor Simulationsmodell in der Lage ist, physikalisch sinnvolle Ergebnisse bezogen auf die Wärmeverluste über die Kompressorwand und bezüglich der Wärmeverluste verursacht durch den Motor zu erzielen. Ein nahezu linearer Verlauf zwischen den Gesamtwärmeverlusten und der Strahlungswärmeverlusten verursacht durch den Motor ist erkennbar.Weitere Untersuchungen könnten auf eine ausführlichere Sensitivitätsanalyse abzielen, wobei gezielt Parameter im Innern des Kompressors untersucht werden.