Die Komponente Zustandsvorgabe
Die Komponente Zustandsvorgabe wird bei der Modellierung von Energiesystemen mit dem Stoffmodell StDampf verwendet. Sie dient dazu, den thermodynamischen Zustand des Mediums Wasser eindeutig festzulegen.
Komponentenvorlage
Die Komponentenvorlage Zustandsvorgabe.e-ctpl befindet sich im Komponentenvorlagen-Ordner Dampfversorgung.
Einbindung in ein Schema
Das folgende Schema aus dem Tutorial 32 verdeutlicht bespielhaft, wie die Komponente in ein Schema integriert wird.
Wie die Komponente verschaltet wird, sehen Sie auch im Artikel Besonderheiten Dampf.
Thermodynamische Zustände
In der Komponente Zustandsvorgabe wird mit dem Stoffmodell StDampf das Medium Wasser in drei möglichen thermodynamischen Zuständen modelliert: flüssig, dampfförmig und als Mischform im Nassdampfgebiet.
Zur eindeutigen Festlegung eines Zustands ist stets die Vorgabe von zwei Größen notwendig.
Für einphasige flüssige oder dampfförmige Medien lässt sich der Zustand z. B. durch die Vorgabe von Druck und Temperatur festlegen. Die Temperatur kann absolut oder als positive oder negative Abweichung von der Sättigungstemperatur in Form von Überhitzung oder Unterkühlung angegeben werden. Natürlich sind theoretisch auch andere Vorgaben möglich, wie z. B. der spezifischen Enthalpie und der Entropie. Diese sind aber nicht direkt messbar und werden daher in diesem Modell zur Charakterisierung eines Zustands nicht verwendet.
Wenn man zum Beispiel siedend heißes Wasser bei 1 atm und 100° C verdampft, so bleiben Druck und Temperatur eine Weile konstant. Die zugeführte Energie sorgt dafür, dass der Dampfanteil in der Mischung zunimmt. Erst nach dem vollständigen Übergang der Flüssigkeit in die Dampfphase erhöht sich die Temperatur weiter.
Energetisch gesehen lässt sich der genaue Zustand daher nur durch die Vorgabe des Drucks und des Dampfgehalts oder der Temperatur und des Dampfgehalts angeben. Theoretisch wäre die Angabe der spezifischen Enthalpie und der Entropie auch möglich, beide werden aber in TOP-Energy nicht zur Modellierung herangezogen.
Modellierung in TOP-Energy
In TOP-Energy ist die Vorgabe des Absolutdrucks notwendig.
Die zweite Vorgabe kann über das Drop-down-Menü ausgewählt werden (siehe folgende Abbildung).
Hier haben Sie vier Möglichkeiten, den Zustand des Mediums vorzugeben: die Temperaturdifferenz zum Sättigungspunkt (Überhitzung oder Unterkühlung), die Absolute Temperatur oder der Dampfgehalt, falls ein Zustand im Nassdampfgebiet abgebildet werden soll.
Die übrigen Zustandsgrößen werden berechnet und in den Ausgabedaten angezeigt (siehe folgende Abbildung).
