Dynamische Optimierung von mobilen CO 2-Klimaanlagen mit innovativen Komponenten:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2009
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschrittberichte VDI
Reihe 6, Energietechnik ; 587 |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XII, 151 S. graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 9783183587063 |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Dynamische Optimierung von mobilen CO 2-Klimaanlagen mit innovativen Komponenten
Autor: Bockholt, Marcos
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
Nomenklatur ................................... VIII
Kurzfassung.................................... XI
Abstract...................................... XII
1 Einleitung 1
1.1 Motivation.................................. 1
1.2 Einordnung der Arbeit in das Forschungsfeld............... 2
1.2.1 Innovative C02-Kältekreislaufkomponenten für die mobile An-
wendung ............................... 2
1.2.2 Modellierung und Simulation von Kältekreisläufen........ 4
1.2.3 Dynamische Optimierung von Kältekreisläufen.......... 6
1.3 Ziele der Arbeit und Vorgehensweise ................... 9
1.4 Aufbau der Arbeit ............................. 10
2 Grundlagen der innovativen Komponenten für mobile CO2-Klima-
anlagen 11
2.1 Speicherverdampfer............................. 11
2.1.1 Spcicherverdampfcrprototyp.................... 12
2.1.2 Leistungsbedarf in der Stillstandsklimatisierung......... 13
2.1.3 Stillstandszeiten........................... 15
2.1.4 Identifikation des Phasenübergangsmaterials........... 15
2.2 Steuerbarer Niederdrucksammler ..................... 21
2.2.1 Abscheide-Wirkungsgrad als Stellgröße.............. 23
2.2.2 Neue Funktionalitäten im CO2-Kältekreislauf.......... 24
2.3 Formulierung der Optimierungsaufgaben................. 27
3 Modellerstellung 28
3.1 Speicherverdampfer............................. 28
3.1.1 Phasenübergangsmaterial-Zelle .................. 30
3.1.2 Kältemittelzelle........................... 33
3.1.3 Feuchte Luftzelle.......................... 35
3.1.4 Wandzelle.............................. 40
3.2 Steuerbarer Niederdrucksammler ..................... 43
3.2.1 Erhaltungssätze........................... 43
V
Inhaltsverzeichnis
3.2.2 Steuerung der Austrittsenthalpie durch den Abscheide-Wirkungs-
grad ................................. 44
3.2.3 Erweitertes Niederdrucksammlermodell.............. 47
3.3 Luftseitige Komponenten.......................... 49
3.3.1 Fahrgastzelle ............................ 49
3.3.2 Steuerbares Gebläse ........................ 54
3.3.3 Heiz- und Klimagerät........................ 55
3.3.4 Fahrgäste.............................. 57
3.3.5 Frischluft-Mischer.......................... 58
3.3.6 Umgebung.............................. 59
4 Experimentelle Modellkalibrierung 60
4.1 Modellkalibrierung als Optimierungsproblem............... 60
4.1.1 Minimierung der Modellungenauigkeiten............. 61
4.1.2 Gradientenfreie Optimierungsalgorithmen ............ 64
4.2 Kalibrierung nichtlinearer Modelica-Modelle............... 73
4.2.1 Speicherverdampfer......................... 73
4.2.2 Niederdrucksammler........................ 77
4.2.3 Fahrgastzelle ............................ 78
5 Simulation der Komponenten 81
5.1 Abschalten des Verdichters während der Stillstandsklimatisierung ... 81
5.2 Verdichterabkühlung mit einem steuerbaren Niederdrucksammler .... 83
6 Dynamische Optimierung von Modelica-Modellen 89
6.1 Dynamische Optimierung imd klassische Regelung............ 89
6.1.1 Gütefunktional........................... 91
6.1.2 Lösungsverfahren von dynamischen Optimierungsproblemen . . 94
6.1.3 Umwandlung in ein nichtlineares Optimierungsproblem..... 97
6.2 Dynamic Optimization Library - DOLI.................. 98
6.2.1 Parameter-Normierung....................... 99
6.2.2 Parametrisierung der Stellgrößen................. 100
6.3 Dynamische Optimierung eines thermodynamischen Modells...... 103
6.3.1 Testproblem............................. 103
6.3.2 Formulierung der Optimierungsaufgabe.............. 104
6.3.3 Analytische Lösung......................... 104
6.3.4 Numerische Lösung......................... 105
7 Offline-Applikation der dynamischen Optimierung 107
7.1 Stülstandsklhnatisierung mit Speicherverdampfer............ 107
7.1.1 Modell und Anwendungsszenario................. 107
7.1.2 Initialisierung des kompilierten Streckenmodells......... 108
7.1.3 Gütefunktional........................... 110
VI
Inhaltsverzeichnis
7.1.4 Ergebnisse der dynamischen Optimierung............. 110
7.2 Verdichterabkühlung mit einem steuerbaren Niederdrucksammler .... 114
7.2.1 Modell................................ 114
7.2.2 Gütefunktional........................... 115
7.2.3 Ergebnisse der dynamischen Optimierung............. 115
8 Zusammenfassung und Ausblick 118
8.1 Zusammenfassung.............................. 118
8.2 Ausblick................................... 119
A Flussdiagramm für die Optimierung innovativer Komponenten 121
B Geometrie des MPET-Wärmeübertragers 124
C Transformation des luftseitigen Wärmeübergangskoefflzients 125
D File REader - FIRE 127
D.l Punktionsweise............................... 127
D.2 Einlesen von Signalen............................ 128
D.3 Savitzky-Golay-Filter............................ 128
E Parameter des CO2-Kältekreislaufmodells 131
F Optimaler Massenstrom des adiabaten Raumes 133
Literatur 137
VII
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