CFD model a měření distribuce průtoku vody v registru trubek sálavého panelu

Abstract

Sálavé panely se využívají pro vytápění velkých a vysokých prostor, typicky výrobních hal. Pro správnou funkci sálavých panelů je důležitá rovnoměrná distribuce průtoku vody v registru paralelních trubek. Délky těchto panelů mohou dosahovat až 150 m, takže je velmi obtížné zkoumat provozní podmínky v laboratoři nebo na skutečných zařízeních. Proto se jako vhodná metoda pro analýzu proudění v systému paralelních trubek nabízí CFD modelování a simulace. V této práci byl vypracován model pro CFD simulaci proudění vody v registrech čtyř nebo pěti trubek sálavého panelu, který využívá modelovou náhradu dlouhých úseků přímých trubek tak, aby byl správně zohledněn vliv tlakové ztráty v potrubí a zároveň nebylo nutné pracovat s modelem trubek v plné délce. Výsledky získané simulacemi byly porovnány s laboratorním měřením na čtyřech typech zkrácených registrů trubek za účelem validace modelové náhrady. Následně byl model využit k hodnocení rovnoměrnosti distribuce průtoku vody v registrech trubek, které jsou součástí reálných sálavých panelů.

Radiant panels are used for heating in large and high spaces, typically production halls. Even distribution of water flowrate in the grid of parallel pipes is important for a proper function of radiant panels. The pipes in these panels can be as long as 150 m, which makes the investigation of operating conditions in a laboratory or on real installations very difficult. Therefore, CFD modelling and simulation appears to be a suitable approach for the analysis of flow distribution in a system of parallel pipes. In this thesis, a model for CFD simulation of water flow in four-pipe or five-pipe grids of a radiant panel was developed. It is based on a model substitution of long straight pipe sections. This surrogate model properly represents pressure losses in pipes while it avoids the problem with the full-length pipe model. The surrogate model was validated by laboratory measurements on 4 types of grids with shortened pipes. Afterwards the model was used to evaluate the uniformity of water flow distribution in parallel pipe systems which are incorporated in real radiant panels.