| Abstract | U ovom je radu izvršena termodinamička analiza kompaktnog izmjenjivača topline. Budući da mjerenje parametara stvarnog izmjenjivača, nažalost, nije bilo moguće, analiza je izvršena numerički, a podaci o dimenzijama izmjenjivača topline kombinirani su na temelju raspona geometrijskih parametara prema Wang-Chi-u. Da bi se utvrdila relevantnost podataka dobivenih numeričkom analizom, izvršena je usporedba s rezultatima koji su dobiveni Wang-Chi korelacijama te je ona grafički potom prikazana kroz ... More dijagrame. Postiglo se vrlo dobro podudaranje između laminarnog strujanja i Wang-Chi korelacija, dok turbulentno lagano odskače. Poznato jest da s porastom brzine raste koeficijent prijelaza topline konvekcijom, ali raste i pad tlaka u izmjenjivaču topline. S druge strane, učinkovitost pada, no taj je pad velik kod laminarnog, a zanemarivo malen kod turbulentnog, gdje je je učinkovitost općenito veća pri gotovo svim Re brojevima.
Ako se uspoređuju temperature stijenke s kojom zrak izmjenjuje toplinu, pri laminarnom strujanju ona neznanto pada s porastom Re broja i visoke je vrijednosti (320−319 K), a pri turbulentnom strujanju porastom brzine temperatura stijenke sve više pada. Nadalje, izlazna temperatura zraka je veća pri turbulentnom strujanju i njezin je pad mali kroz porast Re broja, a pri laminarnom strujanju jedino se pri 𝑅𝑒=500 postigla visoka temperatura zraka na izlazu. Koeficijent prijelaza topline moguće je dodatno povećati promjenom geometrije izmjenjivača topline, npr. valovitim lamelama ili orebrenjem iza cjevi gdje se uglavnom javljaju vrtloženja i slabije je zagrijavanje zraka. Mogućnosti je mnogo i da bi se postigli što kvalitetniji rezultati, potrebno je izvršiti detaljnije usporedbe između pojedinih modela
Pri rješavanju problema vezanih za prijelaz topline, postoje tri različita pristupa: analitički, eksperimentalni i numerički. Analitički pristup je idealan, ali je ograničen fizikalnim problemom i geometrijom domene. Eksperiment je najrealniji i, zapravo, nezaobilazan u istraživanjima poput ovog, ali je isto tako skup i zahtjevan. Rješavanje problema numeričkim metodama sve je češće i jednostavnije kako se razvijaju brza računala, a troškovi padaju. No, numerička analiza je ponekad ograničena složenošću fizikalnog problema ili samom geometrijom domene. Pregusta mreža domene daje bolje rezultate, ali usporava analizu i numerički proračun, pa je potrebno pronaći neko kompromisno rješenje. Kako bi se što više približilo eksperimentalnoj metodi, izvršen je grubi proračun snage i stupnja kompaktnosti cijevnog lamelnog izmjenjvača topline iz Laboratorija Tehničkog fakulteta. Cilj proračuna bio je upoznati se s načinom na koji se on vrši, izrada radioničkog nacrta koji se nalazi na kraju rada u prilozima te općenito uporaba teorije u praksi. Najbolji pristup bio bi usporedba numeričke i eksperimentalne metode, tj. uspoređivanje rezultata dobivenih numeričkom analizom s rezultatima dobivenim mjerenjem na stvarnom izmjenjivaču topline. U suprotnom, ne možemo biti sigurni da je numerička analiza uistinu valjana, već ostaju samo pretpostavke bazirane na iskustvu i znanju. Less |
