Logowanie do System sprawozdań KDM

Numeryczne badania wymiany ciepła do powietrza na powierzchni płaskiej z turbulizatorami przepływu

Kierownik projektu: Tomasz Muszyński

Politechnika Gdańska

Wydział Mechaniczny

Gdańsk

Streszczenie projektu

Aktualna polityka gospodarcza Unii Europejskiej będzie w przyszłości skutkowała koniecznością wprowadzenia szeregu zmian w stosowanych układach energetycznych, w szczególności chłodniczych i klimatyzacyjnych. Jest to bezpośrednio związane z regulacjami międzynarodowymi zawartymi m.in. w Protokole z Kioto i Protokole Montrealskim. Wszyscy sygnatariusze tych dokumentów, którymi są notabene wszystkie kraje członkowskie UE, zobowiązały się do redukcji emisji dwutlenku węgla oraz innych substancji niszczących warstwę ozonową i wpływających na wzmacnianie się występowania efektu cieplarnianego.

Wymienniki ciepła, a zwłaszcza rekuperatory stanowią 25 do 30% kosztów urządzeń konwersji energii, a zatem prawidłowe ich projektowanie i wytwarzanie jest kluczem do wysokiej sprawności termicznej, zmniejszenia nakładów inwestycyjnych i oszczędności energii. Kluczem do zmniejszania wymiarów i zwiększania efektywności tych urządzeń jest zwiększenie obciążenia cieplnego powierzchni wymiany ciepła. Intensyfikację konwekcyjnej wymiany ciepła na określonej powierzchni przy określonym spadku temperatury uzyskuje się między innymi poprzez wzrost współczynnika przejmowania ciepła drogą turbulizacji, destabilizacji przepływu lub przez odpowiednie oddziaływanie na warstwę przyścienną. Korzyści wynikające ze wzrostu współczynnika przejmowania ciepła i w konsekwencji przenikania ciepła przekładają się bezpośrednio na oszczędność pierwotnych i wtórnych źródeł energii, zmniejszenie wielkości aparatów wymieniających ciepło oraz kosztów eksploatacyjno-inwestycyjnych. W dalszej perspektywie prowadzi to do zmniejszenia emisji do atmosfery szkodliwych związków węgla, siarki i azotu (CO, CO2, SO2, NOx).We wszystkich parametrach wymienniki mikrokanałowe są lepsze od dotychczas stosowanych, a w szczególności ?deklasują? konkurentów jeśli chodzi o osiągane wartości współczynnika przejmowania ciepła pomiędzy powietrzem a powierzchnią wymiennika, które mogą być nawet kilka razy większe. Ponadto wymienniki takie mają znacznie skróconą drogę, którą musi pokonać medium odbierające, bądź przekazujące ciepło, co skutkuje mniejszymi oporami przepływu. Stwierdzono, że im mniejsze są odległości między mikrokanałami, tym większy jest strumień przekazywanego ciepła. Wszystko to sprawia, że tego typu konstrukcje są bardzo obiecujące i stwarzają możliwość znacznego podwyższenia efektywności energetycznej instalacji.

Zebranie bazy danych symulacji numerycznych dla konwekcyjnej wymiany ciepła na zmodyfikowanej powierzchni, przyczyni się do powiększenia stanu wiedzy na temat intensyfikacji wymiany ciepła także wspomoże rozwój modelu matematycznego opisującego wymianę ciepła. Planuje się przeprowadzenie kompleksowych prac badawczych, obejmujących szeroki zakres parametrów warunkujących proces wymiany ciepła w przepływie na płycie z użebrowaniem. Dodatkowo zebrane dane posłużą weryfikacji modeli numerycznych stosowanych w komercyjnych kodach komputerowych. Pozwoli to na zwiększenie dorobku autora wniosku w zakresie obliczeń numerycznych. Autor projektu stawia sobie za cel drugorzędny, ale nie mniej ważny, optymalizację rozmieszczenia turbulizatorów na podstawie otrzymanych wyników badań numerycznych. Wyniki badań i nabyta wiedza umożliwią bardziej dokładne projektowanie rekuperatorów, zarówno tych konwencjonalnych jak i mini-wymienników ciepła. Dokonanie właściwej i kompleksowej analizy problemu będzie wymagało niewątpliwie wnikliwej analizy literaturowej oraz wykorzystanie wiedzy uzyskanej na drodze doświadczeń eksperymentalnych.

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93