Optimization of an industrial heat exchanger by the minimalization of entropy

Bc. Richard PISINGER

Master's thesis

Abstract:

A second law of thermodynamics analysis of three different types of heat exchangers is the subject of this thesis. Entropy generation is introduced as a quantitative measure of the irreversibility (imperfectness) related to heat transfer and fluid friction during operation and serves as a direct measure of the lost ability to transfer heat. Furthermore, a mathematical model was developed, utilizing the effectiveness-NTU method, along with a sensitivity analysis, and the minimization of the entropy generation number as a function of the optimum flow path and dimensionless mass velocity.

Abstract:

Práce pojednává o analýze tří různých druhů tepelných výměníků pomocí druhého termodynamického zákona. Generace entropie, jako kvantitativní míra nevratnosti (nedokonalosti) vztažené k přenosu tepla a tekutinového tření při provozu, slouží jako přímá míra ztracené schopnosti přenést teplo. Dále byl vytvořen matematický model, který využívá metodu efektivnosti-NTU společně s citlivostní analýzou a minimalizace čísla generace entropie, které je funkcí optimální proudové cesty a bezrozměrové hmotnostní rychlosti.

Keywords

tepelný výměník, generace entropie, nevratnost, souproud, protiproud, křížový proud, přenos tepla, tekutinové tření, optimální proudová cesta, bezrozměrná hmotnostní rychlost, efektivnost, NTU, citlivostní analýza, konstrukční návrh

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 5. 2018

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Doc. Ing. Petr Eret, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Mechanical Engineering / Design of Power Machines and Equipment