Original title: Návrh aditivně vyráběného tepelného výměníku olej-voda pro formuli student
Translated title: Design of additively manufactured oil-water heat exchanger for formula student
Authors: Březina, Josef ; Dočekalová, Kateřina (referee) ; Koutný, Daniel (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2019
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Diplomová práce je zaměřena na návrh a výrobu chladiče oleje vyráběným technologií Selective Laser Melting pro použití ve Formuli Student. Cílem návrhu je zajištění optimálního chlazení olejového okruhu při minimální hmotnosti. Vyrobený chladič využívá koncepce deskového výměníku s optimalizovanými přírubami pomocí simulací proudění a žebrováním teplosměnného tělesa o tloušťce 0,17 mm. Pro návrh byl vytvořen analytický model chladiče. Dále byly optimalizovány procesní parametry výroby tenkostěnných prvků, na které navazovala výroba testovacích vzorků pro měření tlakových ztrát a výkonu mikrochladičů. Výsledky byly použity pro zpřesnění výpočetního modelu a následného optimálního návrhu teplosměnné plochy. Poté proběhla optimalizace přírub chladiče pomocí simulací proudění. Byla provedena výroba prototypu, jehož parametry byly ověřeny na měřícím okruhu vyrobenému pro účely této práce. Navržený chladič dosahuje výkonu 4,5 kW při podmínkách závodu, pro které je ekvivalentní teplotní spád olejového okruhu 22 °C. Návrhem bylo docíleno snížení hmotnosti na 320 g, čímž došlo k redukci hmotnosti o 47 % oproti doposud používanému chladiči. Zároveň došlo ke snížení těžiště vozidla díky změně umístění výměníku. Diploma thesis deals with a design and manufacture of oil cooler by technology Selective Laser Melting for Formula Student. The main goal of the design is to ensure optimal oil circuit cooling at a minimal mass. The design of manufactured oil cooler is based on a plate heat exchanger concept with optimized intakes by CFD simulations and heat exchange body with fins of thickness 0.17 mm. An analytical model was created. SLM process parameters were optimized for a thin walls printing, Subsequently, a fabrication of testing parts was finished for measuring pressure drops and performances of micro heat exchangers. Results were used for an accuracy improvement of the analytical model and for consequent optimization of heat exchange surface. Afterwards optimization was executed for inlets and outlets by using flow simulations. A prototype was built and verified on a test stand. Performance of the designed oil cooler is 4.5 kW for race mode, where temperature drop of oil circuit is 22 °C. The lightweight design weighs 320 g, which reduces more than 47 % of a current oil-air cooler weight. Furthermore, a centre of gravity is decreased by designed placement of the cooler.
Keywords: Formula Student; Oil-water cooler; Selective Laser Melting; Thin Walls; Chladič olej voda; Formule Student; Selective Laser Melting; tenké stěny

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/179024

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-593263


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses