Dynamische Simulation von CO2-Kälteprozessen für mobile Anwendungen

In dieser Arbeit werden die Modellierung und die dynamische Simulation des Systemverhaltens von Kälteanlagen vorgestellt, die mit dem natürlichen Kältemittel CO2 als Arbeitsfluid betrieben werden. Ausgehend von den umweltpolitischen Herausforderungen, die u.a. durch den Einsatz bestimmter Kältemittel resultieren, und den daraus entstandenen und in absehbarer Zeit entstehenden gesetzlichen Rahmenbedingungen wird die Motivation für die Entwicklung der neuen COz­ Technologie speziell für mobile Klima- und Kühlanwendungen aufgezeigt. Durch die thermophysikalischen Eigenschaften von COz ergibt sich bei hohen Umgebungstemperaturen die Notwendigkeit einer transkritischen Prozessführung, die durch eine überkritische Wärmeabgabe und eine für Kälteprozesse hohe Drucklage gekennzeichnet ist. Auf Basis des sog. Design V als einem Prozessmodell für die Systementwicklung wird dargestellt, wie verschiedene numerische Methoden in den einzelnen Stufen der Forschungs- und Entwicklungsarbeit eingesetzt werden können. Basierend auf der Bewertung unterschiedlicher Modellierungs- und Implementierungsansätze werden nicht-lineare, dynamische Modelle, die für die eindimensionale Systemsimulation geeignet sind und durch einen gleichungsorientierten Ansatz implementiert werden, als hilfreiche Ergänzung für die Entwicklung neuer Technologien aufdem Gebiet der Kältetechnik identifiziert. Dieses Konzept wird mit der objektorientierten ModelIierungssprache MODELICA unter Verwendung der Simulationsumgebung DYMOLA umgesetzt.