Konstrukční řešení teplosměnné plochy a její zanášení u výměníků z dutých plastových vláken

Abstract

Tato práce zkoumá možnost využití dutých vláken z polymerů ke konstrukci nových typů výměníků. První část uvádí do problematiky tepelných výměníků a polymerů jako materiálů vhodných pro vytvoření teplosměnných ploch. Dále je nastíněn potenciál dutých mikrovláken malých průměrů, včetně výhod, omezení a návrhů na zlepšení. Významná část byla věnována literární rešerši způsobu fixace a separace vláken v prostoru a rešerši zanášení a čistění výměníků. Zpracován je přehled konstrukčních řešení ploch, která zabraňují shlukování vláken. Uvedeny jsou metody řešení, které jsou připraveny k proměření v Laboratoři proudění a přenosu tepla, včetně rozboru možnosti využití „nakadeřených“ vláken. Další část prezentuje výpočetní postupy pro modely tepelných výměníků typu voda – voda a voda – vzduch a diskutuje vliv snižování průměru trubiček, rychlosti proudění a dalších parametrů na tepelné charakteristiky. Vztahy pro přenos tepla a proudění pro klasické výměníky řádově větších rozměrů je možno použít téměř beze změny. Diskutován je také vliv rozložení vláken a jejich vzdálenosti na přenos tepla.

This thesis studies a possibility of using hollow fibres for construction of innovative heat exchangers. The first part introduces to the field of heat exchangers and polymers as materials suitable for formation of heat transfer surfaces. Further, the potential of hollow fibres of small diameters is outlined, including the merits, limits and proposals for improving. The significant part of the work is dedicated to the review of methods of fibres fixation and separation and review of fouling and cleaning of heat exchangers. Overviews of design possibilities which prevent fibres clustering have been made. The solutions, which are prepared for experimental research at Heat Transfer and Fluid Flow Laboratory are stated, including analysis of “curly” fibres application. The next part presents calculations for models of water – water and water – air heat exchangers and discusses influence of fibre diameter, flow velocity and the other parameters on heat characteristics. The heat transfer and fluid flow formulas using for heat exchangers of a bigger order can be employed with small changes. Furthermore, the influence of hollow fibres arrangement and distances on heat transfer is discussed.