[Back]

P. Linzner:
"Approximation der Zustandsgleichungen von Wasser und Wasserdampf";
Supervisor: R. Hofmann; Institut für Energietechnik und Thermodynamik/E302-3, 2017; final examination: 2017-01-25.

Main aspect of this thesis is the definition of approximation algorithms for the determination of state functions of water and steam. Before formulating and scrutinizing these algorithms, the first part provides the basic foundations of the field of thermodynamic state functions. Based on a common understanding of thermodynamics, important state functions, which are carried out by applying the first and the second law of thermodynamics, are used later on, in the approximations. Furthermore, the concept of fundamental thermodynamic relations is explained, especially considering the formulation IAPWS-IF97 published by the International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS). By using this industrial standard, the second part of the thesis deals with possible formulations for the approximation of the state functions of water and steam not only for the single-phase region, but also for the two-phase region. After defining these either linear or quadratic approximation functions the errors which occur when the respective characteristic parameters of each algorithm vary are investigated. Finally, a basic example for the use of the developed approaches is presented.

Hauptaspekt dieser Arbeit ist die Definition von Approximationsansätzen zur Ermittlung von Zustandsgrößen von Wasser und Wasserdampf. Bevor diese formuliert und genau untersucht werden, liefert der erste Teil das eigentliche Fundament zur Thematik der Zustandsgrößen. Ausgehend von einem völlig alltäglichen Verständnis zur Thermodynamik werden anhand des ersten und zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik wichtige, später in den Näherungsfunktionen zu verwendende Zustandsgrößen erarbeitet. Darauf aufbauend wird das Konzept typischer Fundamentalgleichungen unter besonderer Berücksichtigung der von der International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS) veröffentlichten Formulierung IAPWS-IF97 erläutert. Unter Verwendung dieses Industrie-Standards behandelt der zweite Teil dieses Werks mögliche Ansätze zur Approximation der Zustandsgrößen von Wasser und Wasserdampf sowohl für das Einphasengebiet als auch für das Zweiphasengebiet. Nach der Definition dieser entweder linearen oder quadratischen Näherungsfunktionen folgen Untersuchungen hinsichtlich auftretender Fehler bei Variation der für die jeweilige Approximation charakteristischen Parameter. Zum Abschluss wird ein einfaches Beispiel zur Verwendung der erarbeiteten Ansätze präsentiert.