Modellierung eines Plattenwärmeüberträgers für Frischwasserstationen

Im Rahmen dieses Forschungsauftrags von der Firma Wagner Solar GmbH erfolgte die dynamische Modellierung eines Plattenwärmeübertragers. Ziel dabei war es ein Modell mit der Software MATLAB Simulink zu erstellen, das die stark variierenden Betriebszustände im Wärmeübertrager einer Frischwasserstation mit hoher Genauigkeit abbildet.
Hierfür wurden zunächst umfangreiche messtechnische Untersuchungen am Plattenwärmeübertrager durchgeführt. Mit Hilfe einer angepassten Testumgebung wurde der Wärmeübertrager mit unterschiedlich stark fluktuierenden Fluidströmen bei verschiedenen Temperaturen betrieben. Besonderes Augenmerk lag auf der Temperaturmessung, die es ermöglichte sehr reaktionsschnell und gleichzeitig mit einer hohen Genauigkeit zu messen. Die aufgenommen Messdaten wurden für die Validierung des Modells genutzt.
Bei dem Modell handelt es sich um ein Zellenmodell, in dem die Wärme- und Enthalpieströme jeder Zelle bilanziert werden. Zur Parametrisierung des Modells sind neben den geometrischen Parametern lediglich die Koeffizienten zur Bestimmung der Nusselt-Zahl erforderlich. Damit handelt es sich um ein rein physikalisches Modell, das sowohl Zapfung, Pumpenstillstand sowie auch den intermittierenden Pumpenbetrieb abbildet.
Der Vergleich zwischen Messdaten und Simulation zeigt eine sehr gute Übereinstimmung. Selbst bei einem hoch dynamischen Betrieb bildet das Modell die gemessenen Temperaturverläufe sehr exakt nach und erfüllt damit die gewünschten Anforderungen.
 

Laufzeit

03.2013 bis 02.2014
 

Auftraggeber

Auftrag durch Wagner Solar GmbH