4-2012

Messtechnik
IPEmotion-Klimapaket
zur Berechnung von Kältekreisläufen
Ipetronik bietet für die Professional- und Developer-
Editionen seiner Messsoftware IPEmotion ein optionales
Klimapaket, mit dem sich komplexe Berechnungen von
Kältekreisläufen durchführen und grafisch visualisieren
lassen.
Das IPEmotion-Klimapaket
eignet sich sowohl für alle Untersuchungen
an Kühl- und Klimasystemen
als auch an Wärmepumpen.
Physikalisches Prinzip
Die Erzeugung von Kälte ist
ein wichtiger physikalischer
Vorgang, der in vielen industriellen
Anwendungen zum Einsatz
kommt. Das physikalische Prinzip
basiert darauf, dass durch
die Expansion und Verdampfung
einer Flüssigkeit und die
damit einhergehende Änderung
des Aggregatzustandes von flüssig
zu gasförmig eine Verdampfungswärme
entsteht, die der
Umgebung Wärme entzieht. Bei
den Kompressions-Kältemaschinen
wird dieses Prinzip technisch
ausgenutzt, um in einem
geschlossenen System das gasförmige
Kältemittel durch den
Kompressor unter Druck im Kondensator
zu verflüssigen. Wenn
dann das Kältemittel über das
Expansionsventil im Verdampfer
durch einen Druckabfall sehr
schnell vom flüssigen in den gasförmigen
Zustand übergeht, wird
der Umgebung Wärme entzogen,
dadurch entsteht Kälte (Bild 1).
Kältekreislauf berechnen
Ein derartiger Kältekreislauf
lässt sich nun mit dem IPEmotion-Klimapaket
berechnen
und visualisieren. Durch die in
der Software implementierten
Enthalpie-Formeln und die Einbindung
der Refrop-Stoffdatenbank
für Kältemittel (NIST Reference
Fluid Thermodynamic
and Transport Properties Database,
www.nist.gov) kann die
Enthalpie [kJ/kg], also die nutzbare
Wärmeenergie je Masseneinheit,
in den definierten Punkten
des Kreisprozesses ermittelt
werden. Die Berechnungsergebnisse
lassen sich in einem Logph-Diagramm
entsprechend der
Aggregatzustände des Kältemittels
grafisch darstellen (Bild 2).
Derzeit werden die Kältemittel
r134a, r1234yf, r22, r404a, r410a,
r507a und CO 2 unterstützt. Diese
müssen in den Berechnungsformeln
als Index berücksichtigt
werden. Die Konfiguration
ist sehr einfach. Der
Anwender wählt nur
die Basisformel aus dem
Formelpool aus und ordnet
die Messkanäle für
Temperatur und Druck
sowie den Kältemittelindex
den Kreislaufpunkten
zu.
Folgende Formeln
stehen zur
Verfügung
• h_std: zur Enthalpie-
Berechnung
• h_liq: zur Enthalpie-
Berechnung für Messpunkte,
die sich im
Flüssig- oder Mischgebiet
befinden.
• h_vap: zur Enthalpie-
Berechnung für Messpunkte
im Dampfgebiet
• T_sat_vap: zur Berechnung
der Sättigungstemperatur an
der Taulinie
• T_sat_liq: zur Berechnung der
Sättigungstemperatur an der
Siedelinie
IPEmotion bietet viele
Lösungen für messtechnische
Aufgaben. Über die Möglichkeiten
der nachgelegten Datenverarbeitung
können die Enthalpie
und Druck-Referenzpunkte
im Log-ph-Diagramm auch über
Offline-Berechnungen auf Basis
von Messdaten bestimmt werden.
Das Klimapaket von IPEmotion
wurde in erster Linie für
Prüfstandapplikationen für den
Geschäftsbereich IPEtec von
Ipetronik entwickelt und dort
erfolgreich eingesetzt. Es kann
aber auch von anderen Unternehmen
verwendet werden. IPEtec
ist auf die Entwicklung von
individuellen Prüfständen für
Systemkomponenten wie Kompressoren
spezialisiert.
Zudem baut der Ipetronik-
Geschäftsbereich Klima- und
Akustikkammern für die Konditionierung
von Fahrzeugklimaanlagen.
Mit den Prüfständen
können Prüflinge konditioniert
werden, um die verschiedenen
Klima- und Temperaturzonen
zu simulieren,
denen ein Fahrzeug ausgesetzt
ist. Mit Hilfe der Log-ph-Diagramme
und den Berechnungsformeln
zur Enthalpie erkennt
der Anwender, welche Leistung
ein Kompressor unter verschiedenen
Umgebungsbedingungen
erbringt. Mit dem IPEmotion-
Klimapaket lassen sich Kompressoren
so auslegen, dass sie
für Fahrzeug und Fahrgast unter
allen Umgebungstemperaturbedingungen
die optimale Klimatisierung
bei möglichst wirtschaftlichem
Energieverbrauch
zur Verfügung stellen.
• IPETRONIK
GmbH & Co. KG
www.ipetronik.com
26 PC & Industrie 4/2012