Thermodynamische Simulationen

Neuartige Kühl- und Heizsysteme und spezielle Heatpipes zur effizienten Kühlung gehören zu den Forschungsschwerpunkten am Fraunhofer IPM. Für die Optimierung dieser Systeme ist das Verständnis der thermodynamischen Kreisprozesse sowie des Wärme- und Stofftransports essentiell.

Bei kalorischen Kühlsystemen beispielsweise setzen wir auf ein spezielles Systemkonzept, bei dem die kalorischen Materialien in eine Heatpipe integriert werden, um schnell und effizient thermische Energie zu transportieren. Systemsimulationen auf Basis von Matlab-Simulink ermöglichen uns ein tieferes Verständnis für die Prozesse in einem solchen System. Diese Simulationen umfassen u. a. die thermodynamische Beschreibung der kalorischen Materialien mittels phänomenologischer Modelle sowie das experimentell verifizierte Verhalten essentieller Komponenten wie z. B. der Ventile im Zweiphasenfluid.

Wichtige Fragestellungen für die Modellierung sind:

• thermodynamisches Verhalten kalorischer Materialien im Zweiphasen-Fluid
• Identifikation von leistungs- und effizienzlimitierenden Faktoren im System
• Systemverhalten im Teil- und Volllastbetrieb
• Untersuchung erweiterter Systemkonzepte zur Leistungs- und Effizienzsteigerung, darunter Wärmeregeneration, Zwischenkühlung, etc.
• Vergleich der Systemfunktionalität mit klassischen Verdichtersystemen  

Das Know-how und die Erfahrung unserer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen wir, um eigene Bauteile, Demonstratoren oder Prototypen optimal auszulegen und experimentell zu validieren, aber auch als direkte Dienstleitung für unsere Kunden.