Mathematische Modellierung und Simulation
Sensible und latente Wärmeaustauschvorgänge zwischen Luft und Trockenmittel finden durch eine hydrophobe Membran statt, die nur in der Verdampfungsphase durchlässig ist, während das Kältemittel Phasenwechsel durchläuft. Alle Projektpartner arbeiten eng zusammen, um Energieeinsparungen von 35 bis 40 Prozent erreichen zu können.
Unsere Aufgaben liegen in der mathematischen Modellierung und Computersimulation für eine verbesserte und robuste Auslegung. Die Simulationsergebnisse werden in unterschiedlichen Stadien der Entwicklung genutzt und haben zum Ziel, die Entwicklung und die Leistungsfähigkeit des 3F-CMC zu optimieren. Durch die Benutzung des Trockenmittels kommen hohe Druckwerte zustande, außerdem entstehen starke Temperaturgefälle bei diesem Vorgang, sodass zunächst eine passende Rahmengröße entwickelt werden sollte, die Druck und Temperaturgefällen standhalten kann und nicht unnötig dick ist.
Die mechanische Stabilität wurde in zahlreichen Studien untersucht. Außerdem sind die Membrane, die Luft und Trockenmittel trennen, sehr dünn; deshalb sind Abstandsstützen erforderlich, um ein Durchbiegen zu vermeiden. Der Abstandshalter erzeugt jedoch Druckverluste im Luftkanal und muss daher ebenfalls im Hinblick auf Luftwiderstand optimiert werden.
Große Konzentrationsgradienten senken die Leistungsfähigkeit des 3F-CMC. Daher wurden 3D-Simulationen des Wärme- und Massetransfers ausgeführt, um die Dampfkondensationsdynamik besser verstehen zu können. Letztendlich soll auch die Frostbildung modelliert werden, damit das neue Airconditioning-System für eine breite Palette von Temperaturen und Feuchtigkeit eingesetzt werden kann.
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
