Chlazení hliníkových cívek nucenou ventilací venkovním vzduchem

Dipl.-Ing. Dieter Sedlacek

Doctoral thesis

Cooling of Aluminium Coils by Forced Ventilation with Outdoor Air

Abstract:

The subject of this doctoral thesis is the cooling of aluminium coils by forced ventilation with outdoor air. This method enables the coils to be cooled directly in the storage area of the intermediate storage after hot rolling, thus avoiding the need for relocation and the use of refrigeration machines. Free cooling with outdoor air, using mechanical ventilation, is widespread in the supply of air conditioning, but is rarely used in manufacturing, where the temperature level requirements are usually outside the available bandwidth. By using free cooling, the energy input, and thus the CO2 emission for the cooling process is greatly reduced. The aim of this thesis is to adapt the process of free cooling to the cooling of aluminium coils, and thereby to better understand the thermal properties of the coils. A suitable air flow solution in an open warehouse that fits to the general conditions of the production process is proposed. For this purpose, a thermal model of the coils is created and the cooling behaviour as well as the required airflow is determined. The model and the calculations are verified in the pro-cess. The thesis provides a robust calculation model to determine the behaviour of the coils and a suitable method of airflow design.

Abstract:

Předmětem této disertační práce je chlazení hliníkových cívek nucenou ventilací venkovním vzduchem. Tento způsob umožňuje chlazení cívek po válcování za tepla přímo ve skladovacím prostoru, čímž se eliminuje nutnost jejich přemísťování a použití chladicích strojů. Chlazení venkovním vzduchem pomocí mechanické ventilace je rozšířený způsob klimatizace, ale zřídka je používáno ve výrobě, kde požadavky na úroveň teploty jsou obvykle mimo dostupnou šířku pásma. Použitím volného chlazení se výrazně sníží příkon energie a tím i emise CO2 pro proces chlazení. Cílem této práce je navrhnout proces volného chlazení hliníkových cívek a zároveň lépe porozumět jejich tepelným vlastnostem. Je navrženo vhodné řešení proudění vzduchu v otevřeném skladu, které odpovídá obecným podmínkám výrobního procesu. Za tímto účelem byl vytvořen tepelný model cívek a stanoveno chladicí chování, jakož i požadovaný průtok vzduchu. V tomto procesu byl ověřen model a výpočty. Disertační práce poskytuje robustní výpočetní model pro stanovení chování cívek a vhodnou metodu návrhu proudění vzduchu.

Keywords

Hliníková cívka, Chlazení, Koeficient přenosu tepla, Proud vzduchu, Ventilační systém, Simulace proudění, Uhlíková stopa

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 9. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 1. 12. 2020
• Supervisor: prof. Ing. Berenika Hausnerová, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Process Engineering / Tools and Processes