Die Software Mathcad bietet im Vergleich zu konkurrierenden Programmen einige entscheidende Vorteile, wie z.B. die überaus benutzerfreundliche Darstellung der eingegebenen Gleichungen und Algorithmen, die sich wesentlich von MS Excel und C++ unterscheidet. Durch diese übersichtliche Darstellungsweise können bei der Erstellung von Berechnungsdokumenten Programmierfehler vermieden werden. Allerdings wird Mathcad in der Industrie meist nur für einfache ingenieurtechnische Berechnungen genutzt. Bei der Entwicklung von aufwendigen Simulationsprogrammen kommen oftmals andere Softwarepakete zum Einsatz. am Beispiel einer PKW-Klimaanlage wird gezeigt, wie sich mit Mathcad auch komplizierte Simulationsaufgaben lösen lassen. Dabei wird u.a. auch darauf eingegangen, wie die Berechnungszeiten durch entsprechende Maßnahmen verkürzt werden können.

Seit einigen Jahren hat sich Mathcad als universelle Mathematiksoftware an vielen Universitäten, Instituten und in Unternehmen bewährt. An der Professur Maschinenelemente der TU Chemnitz wird Mathcad derzeit u.a. bei der Entwicklung einer vollkommen neuartigen Riemenscheibenkupplung für PKW-Kältemittelverdichter eingesetzt. Hierfür wurde ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich die Bauteilbelastungen sowie die dynamischen Vorgänge in der Kupplung simulieren lassen. Bei der Analyse und Optimierung solcher technischen Systeme besteht häufig der Wunsch, die Bewegung der Bauteile und die wirkenden Kräfte direkt in Mathcad dreidimensional zu visualisieren, ohne dass dafür ein CAD-System benötigt wird. Im Vortrag werden benutzerfreundliche Funktionen präsentiert und anhand einiger Beispiele live vorgeführt, mit denen dies möglich ist. Des Weiteren wird gezeigt, wie diese Funktionen bei der Entwicklung der genannten Riemenscheibenkupplung eingesetzt wurden.

Die Software Mathcad bietet im Vergleich zu konkurrierenden Programmen einige entscheidende Vorteile, wie z.B. die überaus benutzerfreundliche Darstellung der eingegebenen Gleichungen und Algorithmen, die sich wesentlich von MS Excel und C++ unterscheidet. Durch diese übersichtliche Darstellungsweise können bei der Erstellung von Berechnungsdokumenten Programmierfehler vermieden werden. Allerdings wird Mathcad in der Industrie meist nur für einfache ingenieurtechnische Berechnungen genutzt. Bei der Entwicklung von aufwendigen Simulationsprogrammen kommen oftmals andere Softwarepakete zum Einsatz. am Beispiel einer PKW-Klimaanlage wird gezeigt, wie sich mit Mathcad auch komplizierte Simulationsaufgaben lösen lassen. Dabei wird u.a. auch darauf eingegangen, wie die Berechnungszeiten durch entsprechende Maßnahmen verkürzt werden können.

Seit einigen Jahren hat sich Mathcad als universelle Mathematiksoftware an vielen Universitäten, Instituten und in Unternehmen bewährt. An der Professur Maschinenelemente der TU Chemnitz wird Mathcad derzeit u.a. bei der Entwicklung einer vollkommen neuartigen Riemenscheibenkupplung für PKW-Kältemittelverdichter eingesetzt. Hierfür wurde ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich die Bauteilbelastungen sowie die dynamischen Vorgänge in der Kupplung simulieren lassen. Bei der Analyse und Optimierung solcher technischen Systeme besteht häufig der Wunsch, die Bewegung der Bauteile und die wirkenden Kräfte direkt in Mathcad dreidimensional zu visualisieren, ohne dass dafür ein CAD-System benötigt wird. Im Vortrag werden benutzerfreundliche Funktionen präsentiert und anhand einiger Beispiele live vorgeführt, mit denen dies möglich ist. Des Weiteren wird gezeigt, wie diese Funktionen bei der Entwicklung der genannten Riemenscheibenkupplung eingesetzt wurden.

Aufgrund der generell steigenden politischen sowie auch gesellschaftlichen Anforderung nach Kohlenstoffdioxid (CO2) reduzierenden Maßnahmen wächst auch zunehmend der Druck auf die Automobilindustrie und damit einhergehend auf den Bereich der PKW-Klimatisierung. Bis dato ist bereits eine Vielzahl an Untersuchungen zu alternativen Kältemitteln sowie optimierte Komponenten für einen Betrieb der PKW-Klimatisierung durchgeführt worden. Ziel dieser Arbeit ist die Verringerung des Energieaufwands zur Fahrzeugklimatisierung durch eine entsprechende Wahl des Kältemittelverdichters (KMV) sowie eine Optimierung des Systems des Kältemittelkreislaufs durchzuführen. Des Weiteren wird neben den betrachteten Lastfällen bei hohen Außentemperaturen auch eine Effizienzsteigerungsmaßnahme des Lastfalls bei niedrigen Temperaturen untersucht. Hierzu werden detaillierte Prüfstanduntersuchungen zu den drei gängigsten Kältemittelverdichtern - mechanisch (mKMV), elektrisch Hochvolt (HV-eKMV) und elektrisch 48 V (48 V-eKMV) - durchgeführt. Im System mit dem effizientesten Kältemittelverdichter werden weiterhin Untersuchungen durch Systemprüfstände sowie Simulationen durchgeführt um Potenzial zur Energieersparnis auszuweisen. Im letzten Schritt werden die gewonnen Simulationsmodelle genutzt um das weitere Effizienzsteigerungspotenzial der PKW-Klimatisierung im Winterfall mittels Wärmepumpenschaltung auszuweisen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend für den Betrieb des untersuchten Systems zur Klimatisierung mittels statistischer europäischer Temperaturverteilung bewertet um die absolute Energieersparnis auszuweisen. / Due to the generally increasing political and social demand for carbon dioxide (CO2) reducing measures, the pressure on the automotive industry and the associated passenger car air conditioning is increasing. Up to now, a large number of studies on alternative refrigerants and optimized components for the passenger car climate control have already been investigated. The objective of this work is to reduce the required energy for vehicle air conditioning by means of a corresponding selection of the refrigerant compressor (KMV) and to optimize the system of the refrigerant circuit. In addition to the analyzed load cases at high outside temperatures, an efficiency improvement measure of the load case is also examined at low temperatures. For this purpose, detailed investigations on test benches of the three most common refrigerant compressors - mechanical (mKMV), electrical high voltage (HV-eKMV) and electrical 48 V (48 VeKMV) - are performed. In the system with the most efficient refrigerant compressor, investigations by system test benches and simulations in order to identify potentials for Energy savings are carried out. In the last step, the simulation models are used to show the further efficiency potential of the passenger air conditioning in the winter by means of a heat pump system. The findings obtained are evaluated for the operation of the system for climate control by means of statistical European temperature distribution to identify the total energy savings.