Součinitel přestupu tepla v proudovodech

Ing. Blanka SKOČILASOVÁ, Ph.D.

Disertační práce

Heat transfer coefficient in the tubes

Anotace:

Práce se zabývá stanovením součinitele přestupu tepla při příčném obtékání trubky s vnitřním zdrojem tepla, která je umístěna do příčného proudu chladnější tekutiny. Tekutina proudí kruhovou trubkou o větším průměru ? proudovodem, proudění je nucené, turbulentní. Řeší konvektivní přenos tepla mezi stěnou vyhřívané trubky a médiem, které ji příčně obtéká, v omezeném prostředí. Jsou zde uvedena základní teoretická východiska řešení, podmínky a metody řešení. Je zde definován matematický model sdílení tepla jako východisko pro modelování procesu. Modelování je provedeno v prostředí ANSYS ? Fluent, síť byla vytvořena v programu Gambit. Výsledky získané ze simulace jsou porovnány s analytickým řešením. Modelování i analytické řešení je provedeno pro Re od 103 do 106, rychlosti proudění od 0,1 do 27 m.s-1, průměry proudovodu od 0,06 do 0,3 m a tři varianty výkonu zdroje tepla. Na základě porovnání výsledků simulace a analytického řešení jsou odvozeny funkční vztahy pro závislost součiniteli přestupu tepla na Reynoldsově číslu. Z těchto vztahů je odvozena nová kriteriální rovnice pro výpočet Nusseltova čísla při příčném stacionárním obtékání trubky s konstantním zdrojem tepla v podmínkách prostředí omezeného stěnami proudovodu.

Abstract:

flow is forced and turbulent in the pipeline. The convective heat transfer between the heated cylinder and the fluid in the pipe is determined in the thesis. The effect of the limited environment is investigated. The thesis covers the basic theoretical solution, conditions and methods. The mathematical model of the heat transfer as the basis for the modeling process is defined. The simulations are carried out in ANSYS software - Fluent, the mesh was created in Gambit software. The results obtained from the simulation are compared with the analytical solution. The modeling and the analytic solution is performed for Re from 103 to 106, the velocity from 0.1 to 27 ms-1, the diameter of the pipeline from 0.06 to 0.3 m and three variants of the heat source power are applied. Based on the comparison of the simulation results and the analytical solutions the functional relationships for the dependence of the heat transfer coefficient on Reynolds number are derived. A new criterion equation for Nusselt number calculating of the steady flow pass the cylinder with the constant internal heat source located inside the pipeline is designed from these relations.

Klíčová slova

sdílení tepla, příčné obtékání kruhové trubky, součinitel přestupu tepla

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 12. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 5. 2. 2014
• Vedoucí: doc. Ing. Štefan Segľa, CSc.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Fakulta strojního inženýrství

Doktorský studijní program / obor:
Strojírenská technologie / Strojírenská technologie