Weiterentwicklung eines Programmes zur Berechnung von Eisbrei-Stoffdaten

Projektarbeit von Christoph Gramespacher, 6. Semester, Kälte-, Klima- und Umwelttechnik

Das Programm

Die Projektarbeit befasst sich mit dem Programm IceProg. IceProg ist ein Programm, welches vom Ice Slurry Center (ISC) des Dänischen Technologischen Institutes (DTI) entwickelt wurde. Es dient der Berechnung physikalischer und thermodynamischer Eigenschaften von Eisbrei. Neben der Stoffdatenberechnung bietet das Programm noch weitere Berechnungsmöglichkeiten wie den Druckverlust in Rohren und verschiedenen Komponenten (z.B. Rohrbögen, Abzweigungen,…), den Wärmeübergang in Rohrleitungen, aber auch den Wärmeverlust bei die Speicherung in einem Tank. Zusätzlich kann man ein Mono- und Duo-Pipe-System mit bis zu zehn Verbrauchern simulieren. Hierbei wird der Druckverlust, die Temperatur, sowie die Eiskonzentration nach jedem Verbraucher berechnet.

Engineering Equation Solver

Das Programm IceProg basiert auf dem Engineering Equation Solver (EES). EES ist ein Programm zum Lösen allgemeiner Gleichungen. Numerisch kann es tausende gekoppelte nicht-lineare algebraische oder Differentialgleichungen lösen. Eine wesentliche Eigenschaft von EES ist die große Datenbank an thermodynamischen Eigenschaften vieler Stoffe sowie die einfache Erweiterbarkeit der Datenbanken.

Das Projekt

Ziel dieser Projektarbeit ist es, die Funktionen des Programmes zu erweitern. Es werden Stoffdaten für alle gängigen Additive implementiert, sowie zusätzliche physikalische Eigenschaften berechnet. Für die Berechnung des Wärmeverlustes bei der Speicherung in einem Tank werden zusätzliche Tank- und Isolierungsmaterialien zur Verfügung gestellt. Die Daten zur Berechnung der Stoffdaten werden auf den aktuellen Stand der Technik gebracht. Die aktuellen Berechnungsparameter werden der Literatur „Properties of Secondary Working Fluids for Indirect Systems, IIF/IIR“ von A. Melinder, welche 2010 erschien entnommen. Um die Stoffdaten zu berechnen, werden die Berechnungsparameter in externen Funktionen in EES programmiert. So kann man Parameter an die Funktion übergeben und erhält den entsprechenden Stoffwert zurück. Die Ausgabe der Daten erfolgt im Diagramm-Fenster von EES. Dieses wird neu strukturiert und aktualisiert. Für spätere Nutzer dieses Programmes wird eine Bedienungsanleitung in englischer Sprache erstellt.

Berechnungsgenauigkeit

Die Berechnung der Stoffdaten des Eisbreis basiert auf experimentellen Daten. Diese Messdaten werden in einem Diagramm aufgetragen und durch eine Ausgleichskurve miteinander verbunden. Mittels der Gleichung zu dieser Ausgleichskurve kann dann der entsprechende Wert berechnet werden. Aufgrund der Ausgleichskurve können die Stoffdaten nur in einem definierten Wertebereich (für den experimentelle Daten vorliegen) mit hoher Genauigkeit berechnet werden.