Original title: Návrh modulového trubkového výměníku tepla
Translated title: Design of modular tubular heat exchanger
Authors: Marx, Sven ; Turek, Vojtěch (referee) ; Jegla, Zdeněk (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2020
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
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.
Keywords: CFD; distribuce toku; HTRI; k-epsilon realizable; k-omega SST; rekuperace tepla; výměník tepla s křížovým tokem pracovních látek; CFD; Crossflow Heat Exchanger; Flow Distribution; Heat Recovery; HTRI; k-epsilon Realizable; k-omega SST

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/11012/191870

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-613238


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