Návrh modulového trubkového výměníku tepla
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Hlavním cílem této práce je seznámit se s požadavky specifické procesní aplikace a návrhem výměníku tepla s křížovým tokem pracovních látek a zhodnotit návrh předmětného výměníku pomocí simulačního softwaru. Nejprve jsou v práci prozkoumány provozní podmínky rekuperace odpadního tepla a obecné možnosti návrhu a jsou uvedeny základní rovnice pro tepelný a hydraulický výpočet. Hlavní část práce se zaměřuje na modulární trubkový výměník tepla s křížovým tokem pracovních látek navržený pro experimentální výzkum rekuperace tepla a zanášení ze znečištěných spalin produkovaných spalováním alternativních paliv na VUT v Brně (VUT) na Ústavu procesního inženýrství (UPI). Nejprve je stručně představena situace v testovací laboratoři. Poté je popsán postup návrhu předmětného tepelného výměníku pomocí softwaru HTRI a výsledky jsou shrnuty a porovnány s cílovými požadavky. Následně je analyzována distribuce toku vody v trubkovém prostoru uvnitř jednoho ze čtyř identických modulů výměníku tepla užitím softwaru CDF pomocí tří různých simulačních přístupů. Jsou popsány dva přístupy využívající model turbulence k--SST a jeden přístup využívající model turbulence k--Realizable turbulence. Nakonec jsou diskutovány rozdíly mezi přístupy a výsledky simulací distribuce toku.
The main goal of this thesis is to get acquainted with the process requirements and the design of a cross flow heat exchanger, as well as evaluating the design with the help of simulation software. First the operation conditions for waste heat recovery and general design options are examined and the basic thermal and hydraulic equations are presented. The main part of this thesis concentrates on a modular cross flow tubular heat exchanger proposed for experimental research of the heat recovery and fouling process of the flue gas produced from the combustion of alternative at Brno University of Technology (BUT) at the Institute of Process Engineering (UPI). First the given situation in the testing laboratory is briefly explained. Then the simulation of the proposed heat exchanger design with the software HTRI is described and the results are summarized and compared with the target requirements for the design. The tube-side water flow distribution inside of one of four identical heat exchanger modules is analyzed with the help of CDF software using three different simulation approaches. Two approaches using the k--SST turbulence model and one using the k--Realizable turbulence model are described from generating the CAD model over meshing and setting the boundary condition to running the simulation. In the end the differences between the approaches and results of the flow distribution simulations are discussed.
The main goal of this thesis is to get acquainted with the process requirements and the design of a cross flow heat exchanger, as well as evaluating the design with the help of simulation software. First the operation conditions for waste heat recovery and general design options are examined and the basic thermal and hydraulic equations are presented. The main part of this thesis concentrates on a modular cross flow tubular heat exchanger proposed for experimental research of the heat recovery and fouling process of the flue gas produced from the combustion of alternative at Brno University of Technology (BUT) at the Institute of Process Engineering (UPI). First the given situation in the testing laboratory is briefly explained. Then the simulation of the proposed heat exchanger design with the software HTRI is described and the results are summarized and compared with the target requirements for the design. The tube-side water flow distribution inside of one of four identical heat exchanger modules is analyzed with the help of CDF software using three different simulation approaches. Two approaches using the k--SST turbulence model and one using the k--Realizable turbulence model are described from generating the CAD model over meshing and setting the boundary condition to running the simulation. In the end the differences between the approaches and results of the flow distribution simulations are discussed.
Description
Citation
MARX, S. Návrh modulového trubkového výměníku tepla [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Procesní inženýrství
Comittee
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (místopředseda)
doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
Ing. Dušan Vincour, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Pokorný, CSc. (člen)
Ing. Zdeněk Jůza, Ph.D., MBA (člen)
Ing. Dušan Hrabec, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Ucekaj, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (člen)
Date of acceptance
2020-07-14
Defence
1. Student prezentoval svoji diplomovou práci. Prezentace obsahovala následující body:
- objectives of the thesis
- crossflow heat exchanger
- design of heat exchanger
- flow rates and temperatures
- determination of dimensions
- HTRI - Simulation
- CFD simulation of Flow Distribution
- CFD - Choice of models
- CFD - Meshing
- Results
- Model comparison
- Conclusion
2. Oponent přečetl posudek a vznesl dotazy.
- Student uspokojivě odpověděl na všech 7 dotazů oponenta.
3. Členové komise položili dotazy k diplomové práci:
- Jak mohou být výsledky vaší práce v budoucnu použity?
Student uspokojivě odpověděl na dotaz. Využití zatím není konkretizováno.
- Jak to, že výsledná tlaková ztráta nezohledňuje zanášení?
Student uspokojivě odpověděl. Vliv zanášení na tlakové ztráty nebyl uvažován.
- Jaké vztahy (rovnici) byste použil při ručním návrhu výměníku (bez CFD)?
Student udpověděl pouze částečně. Nejmenoval konkrétní rovnici.
Obhajoba probíhala v anglickém jazyce.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení