Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...
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154 Anhang 1 – Modellierung<br />
� � � � �<br />
(A-98)<br />
g<br />
fl<br />
m AM , ein mAM<br />
, aus mAM<br />
, aus<br />
Die Energiebilanz um den Wärmeübertrager kann durch die Enthalpie des eintretenden<br />
Mediums H � AM , ein , die Enthalpie der austretenden Gasphase g<br />
H �<br />
AM,<br />
aus , die Enthalpie der<br />
fl<br />
austretenden Flüssigphase H �<br />
AM,<br />
aus <strong>und</strong> einen Verlustwärmestrom QV � formuliert werden. Da<br />
Kondensationsprozesse jedoch Wärme freisetzen <strong>und</strong> Verdampfungsprozesse Wärme<br />
erfordern, muss die Energiebilanz durch die Wärme des Phasenwechsels QPW � ergänzt<br />
werden (Gleichung (A-99)).<br />
H�<br />
� � � � �<br />
g<br />
fl<br />
AM,<br />
ein � H AM,<br />
aus � H AM,<br />
aus �QV<br />
QPW<br />
(A-99)<br />
Im Rahmen passiver Wärmerübertrager, bei denen die Austrittstemperatur des Stoffstroms<br />
in Abhängigkeit eines zugeführten Wärmestroms berechnet wird, ist <strong>zur</strong> Unterstützung des<br />
Anwenders optional eine Plausibilitätsprüfung der sich ergebenen Temperaturniveaus<br />
integriert.<br />
Anhang 1.3.9 Dampferzeuger<br />
Der im Rahmen des Simulationsprogramms modellierte Dampferzeuger ist eine<br />
Abwandlung des im vorherigen Abschnitt beschriebenen Wärmeübertragers. Im<br />
Dampferzeuger wird dem eintretenden Medium (Arbeitsmittel) Wärme zugeführt. Dabei<br />
wird das flüssige Medium zunächst bis zum Erreichen der Siedetemperatur Ts vorgewärmt.<br />
Unter weiterer Wärmezufuhr wird das Medium isotherm-isobar vollständig verdampft.<br />
Anschließend findet eine Überhitzung des entstandenen Sattdampfes bis <strong>zur</strong> gewünschten<br />
Austrittstemperatur Taus statt. Dementsprechend kann der Dampferzeuger durch die<br />
Hintereinanderschaltung <strong>von</strong> drei Wärmeübertragern, die die drei Verfahrensschritte<br />
Vorwärmung, Verdampfung <strong>und</strong> Überhitzung abbilden, modelliert werden.<br />
Q� Q� Q� m�<br />
AM,<br />
ein<br />
, H�<br />
AM,<br />
ein<br />
Abb. A.10 Bilanzraum der Funktionseinheit Dampferzeuger<br />
Da dem Dampferzeuger neben dem zu verdampfenden Arbeitsmittel keine weiteren<br />
Stoffströme zu- oder abgeführt werden, ergibt sich die Massenbilanz um den Bilanzraum<br />
des Dampferzeugers (Abb. A.10) bei vollständiger Verdampfung anhand des eintretenden<br />
Massenstroms m � AM,<br />
ein <strong>und</strong> des austretenden Massenstroms m � AM,<br />
aus des Arbeitsmittels<br />
(Gleichung (A-100)).<br />
� � �<br />
(A-100)<br />
m AM,<br />
ein mAM,<br />
aus<br />
1<br />
Q V1<br />
�<br />
2<br />
3<br />
Q� QV 3<br />
�<br />
V2<br />
m�<br />
AM,<br />
aus<br />
, H�<br />
AM , aus
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