Publications with Abstracts, 1990-1999
Zusammenfassung. Sowohl im Bereich der Energieverwertung als auch bei Sattdampferzeugern zur Heizung oder Bereitstellung von Prozeßdampf werden sehr häufig Naturumlauf-Dampferzeuger eingesetzt, da diese sehr wartungsarm und wenig störungsanfällig sind. Dabei ist in vielen Anwendungsfällen der Betrieb durch viele rasche An- und Abfahrtsvorgänge, sowie große, schnelle Laständerungen geprägt. Da zu schnelle Laständerungen Störungen im Umlauf bewirken können, ist es erforderlich bei derartig eingesetzten Anlagen das dynamische Verhalten zu studieren.
Ein ideales Instrument für die Untersuchung des instationären Verhaltens solcher Systeme ist die numerische Simulation. Dabei ist es notwendig ein Model zu entwickeln, welches genügend einfach ist, um einer numerischen Behandlung zugänglich zu sein, aber trotzdem das gleiche physikalische Verhalten wie die großtechnisch ausgeführte Anlage aufweist. Man muß dabei die Geometrie vereinfachen und das physikalische Verhalten der Strömung im Rohrsystem sowie das Zusammenspiel der einzelnen Dampferzeugerkomponenten geeignet modellieren.
In der vorliegenden Arbeit werden Modelle zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens der Trommel, der Verteiler beziehungsweise Sammler und der nichtadiabaten Rohrströmung vorgestellt und das Ergebnis der Simulation eines Warmstarts eines Naturumlauf-Dampferzeugers diskutiert.
Zusammenfassung. Im Bereich der Energieverwertung werden sehr häufig Naturumlauf-Dampferzeuger eingesetzt. Auch bei Sattdampferzeugern zur Heizung oder Bereitstellung von Prozeßdampf werden fast immer Naturumlaufsysteme verwendet, da ihre Speicherfähigkeit erlaubt, durch kurzfristige Druckabsenkung die Dampfleistung zu erhöhen und so dem erforderlichen Energiebedarf sehr gut anzupassen.
Mithilfe geeigneter Rechenalgorithmen ist es möglich, das instationäre Betriebsverhalten vorherzusagen, wodurch man schon während der Konstruktion etwaige Schwachstellen im System orten und entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen kann. Trotz der hohen Rechenleistung der heutigen Computer ist es schwierig den Dampferzeuger in allen Konstruktionsdetails numerisch zu erfassen. Es ist daher notwendig, ein Modell zu entwickeln, welches genügend einfach ist, daß es numerisch behandelt werden kann. Dabei muß man einerseits die Geometrie vereinfachen und anderseits einen geeigneten Weg finden, das physikalische Verhalten der Strömung im Verdampfungssystem möglichst getreu zu modellieren.
In der vorliegenden Arbeit wird die komplexe Geometrie des Naturumlauf-Dampferzeugers zunächst auf die einfachste Form, bestehend aus zwei senkrechten Rohren, einem Sammler und einer Trommel, reduziert. Bei der Modellierung der nichtadiabaten instationären Rohrstromung werden möglichst wenige vereinfachende Annahmen betroffen und ein auf den Erhaltungssätzen, der Masse, des Impulses und der Energie, aufbauender Rechenalgorithmus entwickelt. Auch die Stoffeigenschaften des Wassers wurden dem heutigen Wissensstand entsprechend sehr präzise erfaßt, um möglichen numerischen Schwierigkeiten vorzubeugen. Ziel dieser Arbeit ist die Bereitstellung geeigneter Rechenalgorithmen zur Berechnung von nichtadiabaten instationären Strömungen in Rohrsystemen.
Abstract. This paper considers systems of linear singular differential-algebraic equations subject to two-point boundary conditions. Existence and uniqueness theory is given for the case when one can decouple the original problem in a boundary value problem for ODEs with a singularity of the first kind at the left endpoint of the interval, and a set of algebraic equations. This paper also studies the solvability of the system in its initial value version.
Abstract. We consider scalar 1D-conservation laws with stiff source terms,