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- Document type:
- Bachelorarbeit
- Author(s):
- Daniel Kollmeier
- Title:
- Instationäre Wärmeleitung in dickwandigen Komponenten konventioneller Kraftwerke
- Translated title:
- Transient Heat Conduction in Thermal Thick Components of Fossil Fuel Power Plants
- Abstract:
- In konventionell befeuerten Kraftwerken sind deren Komponenten durch veränderte Betriebszustände vermehrt instationären Vorgängen ausgesetzt. Der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenoberfläche ruft dabei eine mechanische Schädigung hervor, die bei der Ermüdungsüberwachung berücksichtigt werden muss. Für eine Berechnung der Werkstofferschöpfung ist es notwendig die Innentemperatur präzise zu ermitteln. Die Berechnung des instationären Innentemperaturverlaufs aus aufgezeichneten Außentemperaturen einer Rohrleitung führt zu einer eindimensionalen, transienten Problemstellung der inversen Wärmeleitung. Zu deren Lösung steht sowohl ein analytisches Verfahren mit einer Übertragungsfunktion als auch mehrere numerische Methoden, wie zum Beispiel die Finite-Differenzen-Methode, zur Verfügung. In dieser Arbeit werden diese Berechnungsarten miteinander verglichen, um ein Verfahren mit einfacher Implementierung und geringer Rechenzeit für die ausgedehnte Überwachung von Rohrleitungsnetzen zu ermitteln. Dazu werden beispielhafte, transiente Innentemperaturverläufe als Testproblem definiert und die resultierenden Außentemperaturverläufe werden mit dem MATLAB pdepe-Löser berechnet. Aus diesem Datenmaterial wird mit den betrachteten Lösungsverfahren der Innentemperaturverlauf rekonstruiert, die Ergebnisse werden auf Rechenaufwand, Stabilität und die Anforderungen an einen initialen Filterprozesses geprüft. Es zeigt sich, dass die analytische Lösungsmethode nur in einigen besonderen Fällen anwendbar ist. Unter den Finiten-Differenzen-Verfahren zeigt insbesondere die Methode von Hills & Hensel stabile Ergebnisse hinsichtlich der getesteten Kriterien.
- Translated abstract:
- In konventionell befeuerten Kraftwerken sind deren Komponenten durch veränderte Betriebszustände vermehrt instationären Vorgängen ausgesetzt. Der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenoberfläche ruft dabei eine mechanische Schädigung hervor, die bei der Ermüdungsüberwachung berücksichtigt werden muss. Für eine Berechnung der Werkstofferschöpfung ist es notwendig die Innentemperatur präzise zu ermitteln. Die Berechnung des instationären Innentemperaturverlaufs aus aufgezeichneten Außentemperaturen einer Rohrleitung führt zu einer eindimensionalen, transienten Problemstellung der inversen Wärmeleitung. Zu deren Lösung steht sowohl ein analytisches Verfahren mit einer Übertragungsfunktion als auch mehrere numerische Methoden, wie zum Beispiel die Finite-Differenzen-Methode, zur Verfügung. In dieser Arbeit werden diese Berechnungsarten miteinander verglichen, um ein Verfahren mit einfacher Implementierung und geringer Rechenzeit für die ausgedehnte Überwachung von Rohrleitungsnetzen zu ermitteln. Dazu werden beispielhafte, transiente Innentemperaturverläufe als Testproblem definiert und die resultierenden Außentemperaturverläufe werden mit dem MATLAB pdepe-Löser berechnet. Aus diesem Datenmaterial wird mit den betrachteten Lösungsverfahren der Innentemperaturverlauf rekonstruiert, die Ergebnisse werden auf Rechenaufwand, Stabilität und die Anforderungen an einen initialen Filterprozesses geprüft. Es zeigt sich, dass die analytische Lösungsmethode nur in einigen besonderen Fällen anwendbar ist. Unter den Finiten-Differenzen-Verfahren zeigt insbesondere die Methode von Hills & Hensel stabile Ergebnisse hinsichtlich der getesteten Kriterien.
- Subject:
- MAS Maschinenbau
- DDC:
- 620 Ingenieurwissenschaften
- Advisor:
- van Buren, Simon; Binder, Franz
- Referee:
- Polifke, Wolfgang (Prof., Ph.D.)
- Date of publication:
- 07.05.2018
- Year:
- 2018
- Language:
- de
- Language from translation:
- en
- University:
- Technische Universität München
- Faculty:
- Fakultät für Maschinenwesen
- Presentation date:
- 07.05.2018
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