Vývoj matematického modelu výparníku kompaktního typu pro odvlhčování vlhkého vzduchu
Development of Mathematical Model of Compact Type Evaporator for Air Dehumidification
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Borovička Martin
Vedoucí práce
Hyhlík Tomáš
Oponent práce
Straka Petr
Studijní obor
Aplikovaná mechanikaStudijní program
Strojní inženýrstvíInstituce přidělující hodnost
ústav mechaniky tekutin a termodynamikyObhájeno
2017-09-11Práva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Diplomová práce se zabývá vývojem matematického modelu pro výparníky kompaktního typu - trubkový výměník s lamelami, určené pro odvlhčování vlhkého vzduchu. V úvodu práce jsou uvedeny standartní přístupy k analýze tepelných výměníků a několik příkladů ad-hoc numerických modelů pro řešení přestupu tepla a hmoty ve výměnících a chladících věží. V další části jsou popsány požadavky na vyvíjený MATLAB model, jeho pod-procedury a řešiče, které řeší různé problémy z oblasti přenosu tepla a hmoty - povrchová teplota desky, teplota vodního filmu stékajícího po stěně, lokální parametry proudu vlhkého vzduchu a podmínky pro kondenzaci na stěně a rozložení teploty chladiva v trubkovém svazku. Model je následně pro vybraný výměník v několika fázích validován. Experimentálních data, použitá k validaci, jsou získána měřením daného výměníku na testovací trati. Za účelem použití výsledků modelu v rozsáhlejší CFD simulaci, je vytvořen automatický postup přenosu dat z MATLAB modelu do CFD kódu (STAR-CCM+), za pomoci Java/C skriptů a procedur. V práci je také obsažen krátký uživatelský manuál, který pomůže uživateli nastavit počáteční podmínky, geometrii výměníku a také řídit samotný proces výpočtu, parametry řešičů a kontrolovat tak stabilitu řešení. Do MATLAB modelu je následně naimplementována metoda Proper Orthogonal Decomposition (POD), která umožňuje rekonstrukci řešení pro nesimulované vstupní parametry a tím tedy redukci množství dat pro přesun do CFD softwaru. This master's thesis deals with the mathematical model development for the compact type evaporator, with a focus on air dehumidification application. Standard methods for heat exchanger analysis and examples of ad-hoc numerical models for solving heat and mass transfer problems in cooling towers and heat exchangers are stated in the first part of the thesis. Requirements and properties of the mathematical model developed in MATLAB software are presented in next part, along with model sub-procedures and solvers, that deal with various heat and mass transfer problems - fin surface temperature, condensate film temperature, local humid air parameters and conditions for condensation and refrigerant temperature distribution in the tube bundle. The model is then validated in multiple stages for selected heat exchanger geometry. An automatic procedure of data transfer is developed in order to use results of MATLAB model in more complex simulation within commercial CFD code (STAR-CCM+). User manual, that helps a user to setup inlet conditions, evaporator geometry, solver parameters and control a solution stability is included in this work. In the end, Proper Orthogonal Decomposition (POD) method is introduced and implemented into MATLAB model. This method helps to reduce the amount of data for transfer into CFD, because it allows to reconstruct non-simulated solution.