Modellierung und Untersuchung von ORC-Prozessen in der Simulationsumgebung von Modelica

Abstract

Wärmekraftmaschinen, die nach dem Prinzip von ORC-Prozessen arbeiten, dienen der effektiven Nutzung thermischer Energie, insbesondere, wenn diese auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau vorliegt. Für die effektive Entwicklung und den wirtschaftlichen Einsatz von ORCProzessen werden flexible und leistungsstarke Simluationsmodelle benötigt. Diese Master-Thesis widmet sich der Erarbeitung eines ORC-Prozess-Modells in der Beschreibungssprache Modelica sowie der Untersuchung dieses Modells, hinsichtlich markanter Kenngrößen für Wärmekraftmaschinen, um ORC-Prozesse als Teilsystem einer Gesamtanlage durch Simulationsergebnisse bewerten zu können. Hierfür wird ein physikalisches Modell aufgestellt, das die zu betrachtenden Effekte beschreibt, um dieses anschließend in ein Simulationstool zu übersetzen. Für die Berechnung von thermischen Zustandsgrößen ist außerdem ein Fluidmodell für typische ORC-Medien entstanden.

Thermal engines which operate on the principle of Organic Rankine Cycle are able to convert heat energy especial at a low temperature level. For the efficient design and the commercial application of ORC-processes flexible and powerful simulationmodel are essential while planning and developing an ORCmodul. As a part of this master thesis an simulationmodel for ORC-processes was developed. This model is using the modelica modeling language. The model provides the opportunities of calculating the characteristics of the closed cycle for comparible simulation results within the whole environment. This master thesis developes the necessary physical effects and translates them into the modelica simulation environment. Even the used fluid model to calculate the thermal quantity of state of typical working fluid is programmed within this thesis. i