Numerické modelování kontrakce a expanze proudu spalin na vstupu a výstupu trubkového chladiče plynu

Viktor Polášek

Master's thesis

Numerical Modeling of Contraction and Expansion of the Gas Stream at the Inlet and Outlet of the Tubular Gas Cooler

Abstract:

POLÁŠEK, V. Numerické modelování kontrakce a expanze proudu spalin na vstupu a výstupu trubkového chladiče plynu. Ostrava: Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení, Fakulta strojní VŠB-Technická univerzita Ostrava, 2014, 56 s. Diplomová práce, vedoucí Bojko, M. Tato diplomová práce se zabývá numerickým modelováním kontrakce a expanze proudu spalin na vstupu a výstupu trubkového chladiče plynu. Numerické modelování je realizováno v programu ANSYS FLUENT. V úvodu teoretické části je charakterizována funkce výměníku tepla a jejich rozdělení. Dále je definována tlaková ztráta ve výměnících tepla a její stanovení, určení Fanningova třecího faktoru a koeficientů kontrakce a expanze. Na základě poznatků o těchto parametrech byly navrženy 2D modely trubek chladiče s určitými variantami sítí, na kterých byly testovány různé matematické modely, typy stěnových funkcí, určeny velikosti tlakových ztrát, velikosti Fanningova třecího součinitele a koeficienty kontrakce a expanze. Na základě poznatků z 2D modelování byla navržena vhodná síť a matematický model pro 3D model trubky chladiče plynu. Byly vytvořeny tři 3D modely trubek pro následnou numerickou simulaci a vyhodnocení. Výsledky všech simulací jsou vyhodnoceny pomocí tabulek a grafických závislostí. V závěru jsou všechny numerické modely proudění porovnávány.

Abstract:

POLÁŠEK, V. Numerical modeling of contraction and expansion of the gas stream at the inlet and outlet tubular of the gas cooler. Ostrava: VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Hydromechanics and Hydraulic Equipment, 2014, 56 p. Thesis, head: Bojko, M. This Thesis is concerned with numerical modelling of contraction and expansion of the gas stream at the inlet and outlet of tubular gas cooler. Numerical modelling was realized in ANSYS FLUENT software. At the beginning, the terms function of heat exchangers and their distribution have been explained. The following terms are pressure drop in heat exchangers and their determination, Fanning factor and coefficient of contraction and expansion. Based on the information about these parameters, 2D models of tubes exchanger with certain variants of the networks have been designed and have been tested for variety mathematical models, types of wall functions. Furthermore the size of the pressure loss has been determined as well as Fanning friction factor and the coefficients of contraction and expansion. Based on the knowledge obtained from 2D modelling the network and mathematical model for 3D model of tubular gas cooler has been designed. Three 3D tube models have been created for numerical simulation. The results of simulations have been evaluated using tables and graphical relationships. In the end, all numerical flow models have been compared.

Keywords

Trubkový chladič, koeficient kontrakce, koeficient expanze, Fanningův třecí součinitel

Keywords

Tubullar cooler, coefficient od contraction, coefficient of expansion, Fanning friction factor

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2014
• Supervisor: Marian Bojko
• Reader: Petr Fabian

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Master programme / field:
Strojní inženýrství / Konstrukční a procesní inženýrství