Graduate papers
  
Description of the graduate paper
Form of studies Master
Title of the study programm Engineering Technology, Mechanics and Mechanical Engineering
Title in original language Ribota siltummaiņa projektēšana un analīze.
Title in English Design and analysis of finned tube heat exchanger.
Department
Scientific advisor Ivo Vaicis
Reviewer Juris Kalinka
Abstract Starp siltummaiņu tipu daudzveidību, cauruļveida siltummaiņi ir vispopulārākais veids, ko izmanto apkures, ventilācijas un kondicionēšanas sistēmās (AVK). Augstais enerģijas patēriņš pasaulē negatīvi ietekmē vidi un AVK sistēmu enerģijas patēriņa pieaugums ir īpaši nozīmīgs, sastādot aptuveni 50% no ēkas patēriņa, tādējādi motivējot veikt daudzus svarīgus pētījumu, lai uzlabotu siltummaiņa veiktspēju. Laika gaitā ribu virsmas ir attīstītas dažādās formās – viļņainas un robainas, ar spraugām un šķēršļiem un elementiem garenvirziena virpuļu radīšanai. Virpuļu veidošanās siltummaiņos tiek plaši pētīti, jo ar to palīdzību var iegūt uzlabotu siltumpārnesi, samazinot spiediena zudumus. Darbā apskatīts siltuma pārneses uzlabošanas mehānisms, izmantojot, trīsstūrveida spārnus un tika analizēts šo elementu parametru – virziens, horizontālās pozīcijas, vertikālās pozīcijas, garuma un augstuma ietekme uz termodinamiskajiem parametriem ribotā siltummainī ar 3 caurulēm kopējai plūsmai lejup (CFD) un kopējai plūsmai augšup (CFU). Aprēķinu modeļu novērtēšanai lietota atbildes virsmas metode un veikta parametriska optimizācija. CFD skaitliskā modelēšana tika veikta izmantojot SolidWorks Flow Simulation programmu, lai analizētu siltuma vadīšanu, plūsmas struktūru un spiediena kritumu modelī. Šajā darbā tiek apskatīti 32 dažādi modeļi, kuri balstīti uz četriem parametriem ( plūsma virziens, elementa horizontālā pozīcija, elementa vertikālā pozīcija un plūsmas ātrums) un 10 modeļi, kuri balstīti uz 2 parametriem (garums un augstums), lai novērtētu šo parametru ietekmi uz termodinamiskajiem procesiem siltummainī. Katra parametra ietekmi uz siltuma vadīšanu un spiediena izmaiņām, ir izteikta ar Kolbērna faktoru (J) un berzes faktoru (f) un kopējā ietekme novērtēta, balstoties uz lietderības faktoru (AGF), lai atrastu optimālo modeli. Modelēšanas rezultāti rāda, ka termodinamiskā parametri labāki ir modelim ar trīsstūrveidā spārniem, nekā modelim bez tiem. Aprēķini rāda, ka visbūtiskākā ietekme ir plūsmas ātrumam, salīdzinot ar citiem apskatītajiem parametriem. Savukārt spiediena izmaiņu visvairāk ietekmē leņķis starp spārniem. Tika noteikts, ka optimālais modelis pie CFD izkārtojuma ir ar AGF vērtību 0.3134, bet pie CFU izkārtojuma AGF vērtība ir 0.296, tādejādi CFD izkārtojumam ir vairāk priekšrocību kā CFU izkārtojumam.
Keywords CFD,simulation,thermohydraulic,heat exchanger,vortices, pressure penality,heat transfer
Keywords in English CFD,simulation,thermohydraulic,heat exchanger,vortices, pressure penality,heat transfer
Language eng
Year 2021
Date and time of uploading 10.06.2021 10:46:37