Schlüsselwort: Fahrzeugklimatisierung

Untersuchung des Druckverlustes und des Wärmeübergangs mit und ohne Phasenwechsel in CO2-Kältemittelleitungen

Untersuchung des Druckverlustes und des Wärmeübergangs mit und ohne Phasenwechsel in CO2-Kältemittelleitungen von Subei, Christoph
Im Bereich der Fahrzeugklimatisierung stellt das natürliche Kältemittel CO2 eine Alternative zu synthetischen Kältemitteln dar. In dieser Arbeit werden Druckverluste bei der einphasigen und zweiphasigen Durchströmung unterschiedlich geformter Rohrleitungen mit CO2 untersucht. Da in bisherigen Systembetrachtungen von Fahrzeugklimaanlagen die Kältemittelleitungen nicht detailliert abgebildet werden, wird zudem der Einfluss der teilweise mehrere Meter langen Rohrleitungen auf die Effizienz des Gesamtsystems analysiert. Außerdem wird der Wärmeübergang bei der Verdampfung von CO2 betrachtet. Druckverlust und Wärmeübergangskoeffizient werden experimentell bestimmt und mit Modellen der Systemsimulation sowie mittels numerischer Strömungssimulation berechnet. Eine Verschaltung einfacher eindimensionaler Modelle unterschätzt die Druckverluste realer Fahrzeugkältemittelleitungen um 46%. Für die mittels CFD berechneten Werte beträgt die Abweichung etwa 30%. Die Berücksichtigung der Druckverluste der Rohrleitungen in der Systemsimulation führt gegenüber einem Vergleichsmodell ohne Kältemittelleitungen zu einer Verringerung des COP um bis zu 9,3%. Der Verdampfungsprozess wird in einem elektrisch beheizten horizontalen Rohr untersucht. Es zeigt sich, dass Literaturkorrelationen den Wärmeübergangskoeffizienten bei hohen reduzierten Drücken deutlich überschätzen. Mit der numerischen Strömungssimulation wird mit einem Fehler von 9,5% eine gute Übereinstimmung zwischen berechneten und experimentell bestimmten Werten erzielt. Insbesondere werden das Austrocknen der Rohrwand und der damit verbundene Temperaturanstieg sehr gut lokalisiert.
Aktualisiert: 2020-12-26
Autor:
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Akustik des Fahrzeugklimatisierungssystems und deren Modellierung bei definierten Randbedingungen

Akustik des Fahrzeugklimatisierungssystems und deren Modellierung bei definierten Randbedingungen von Hohls, Silke
Das Innenraumgeräusch eines Kraftfahrzeuges ist im Sinne eines hohen Komforts der Passagiere gering zu halten und darüber hinaus angenehm zu gestalten. Aufgrund akustischer Optimierungen der Hauptschallquellen am Fahrzeug treten die Klimatisierungsgeräusche zunehmend in den Vordergrund. Daher ist im Entwicklungsprozess eine frühzeitige Bewertung der Geräuschqualität des Klimatisierungssystems erforderlich. Für die Beurteilung der Qualität von Fahrzeugklimatisierungsgeräuschen wurde mittels eines Hörversuchs von gleich lauten Schallen, die psychoakustische Schärfe als geeignete Bewertungsgröße identifiziert. Darüber hinaus wurde ein Ansatz zur Erfassung statistisch auftretender, zeitlicher Modulationen erarbeitet. Weiterhin wurde das abgestrahlte Schallfeld der Klimaanlagen zweier Serienfahrzeuge in einem vereinfachten Fahrzeugmodell approximiert und durch die systematische Variation der Randbedingungen beeinflusst. Hierbei wurden die Versuchsumgebung, Impedanzrandbedingungen und geometrische Eigenschaften variiert. Darüber hinaus konnte das Schallfeld charakterisiert und die Robustheit gegenüber der Randbedingungen und deren Wechselwirkungen untersucht werden. Aus den Untersuchungen wurde ein Prüfstandskonzept für die akustische Bewertung von Fahrzeugklimatisierungssystemen abgeleitet, der im frühen Produktentwicklungsprozess als Werkzeug dienen kann, die Klimatisierungsgeräusche im Fahrzeug messbar und wahrnehmbar zu machen.
Aktualisiert: 2021-12-20
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