Tytuł pozycji:
Analiza parametrów cieplno-przepływowych lamelowego wymiennika ciepła z wykorzystaniem pełnowymiarowego modelu CFD i jego weryfikacji eksperymentalnej
Wymienniki ciepła, w zależności od przeznaczenia, różnią się między sobą konstrukcją i zasadą działania. Niezależnie od mediów wymieniających ciepło, prowadzone są prace nad poprawą efektywności wymienników i zmniejszenia strat ciśnienia. Coraz częściej do optymalizacji tego typu urządzeń stosowane są symulacje numeryczne z wykorzystaniem oprogramowania CFD. Modelowanie pełnowymiarowych urządzeń wiąże się jednak z dużą liczbą komórek obliczeniowych w modelu numerycznym, a w konsekwencji długim czasem symulacji lub brakiem możliwości przeprowadzenia analizy dla zakładanego pierwotnie modelu. W artykule zaprezentowano wyniki analiz numerycznych i eksperymentalnych pracy wymiennika lamelowego. Dzięki zastosowaniu opisanych w artykule uproszczeń, zmniejszono liczbę elementów siatki numerycznej z ok. 200 mln do ok. 13 mln, co pozwoliło na przeprowadzenie obliczeń na posiadanej stacji obliczeniowej. Model został zweryfikowany na stanowisku eksperymentalnym, a maksymalny błąd względny spadków ciśnienia między symulacją, a eksperymentem nie przekroczył 5%. Przedstawione założenia i procedury mogą być wskazówką przy analizie pokrewnych konstrukcji charakteryzujących się modelami numerycznymi o dużej liczbie elementów o niewielkich wymiarach.
Heat exchangers, depending on their intended use, vary in terms of their design and principle of operation. Regardless of the heat transfer media, research is carried-out to improve the efficiency of the exchangers and reduce pressure losses. Numerical simulations with the use of CFD software are often used to optimize this type of devices. However, modelling full-size devices, is associated with a large number of computational cells in the numerical model and, consequently, a long simulation time or the inability to perform the analysis for the originally prepared model. The article presents the results of numerical and experimental analyzes of the finned coil heat exchanger. Thanks to the simplifications described in the article, the number of numerical grid elements was reduced from approx. 200 million to approx. 13 million, which made it possible to carry out calculations on the existing computing station. The model was verified on an experimental stand, and the maximum relative error of pressure drop did not exceed 5% between the simulation and the experiment. Presented assumptions and procedures can be a guide in the analysis of related devices characterized by numerical models with a large number of small elements.
1. Artykuł opracowany w ramach działalności badawczo-rozwojowej spółki M.A.S. realizującej projekty POIR.01.01.01-00-0628/19 pt. „Opracowanie innowacyjnej, wielomodułowej chłodni o zwiększonej efektywności energetycznej” oraz POIR.02. 01.00-00-0172/19 pt. „CBR Innowacyjnych, Przyjaznych Środowisku Urządzeń i Systemów Chłodzenia i Magazynowania Energii M.A.S. (CBRIPŚUSChME)”
2. Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)
