Strömungstechnische Untersuchung eines Wärmeübertragers

Abstract

Vorliegende Arbeit behandelt die strömungstechnische Untersuchung eines Wärmeübertragers, mit dem Ziel Optimierungspotentiale aufzuzeigen. Dafür wird dieser zunächst geometrisch und anhand von Betriebsparametern beschrieben. Zur Analyse wird eine thermische Nachrechnung durchgeführt und diese mit den praktisch gemessenen Größen verglichen. Mit gemessenen Temperaturen und Geschwindigkeiten am Wärmeübertrager wird eine analytische Abschätzung der Strömungsverteilung vorgenommen. Hierbei werden mehrere Annahmen berücksichtigt und diskutiert. Zur weiteren Untersuchung werden die Druckverluste der einzelnen Bestandteile bestimmt. Mit Hilfe der ermittelten Daten wird eine numerische Strömungssimulation mit dem CFD Programm ANSYS CFX durchgeführt. Es wird eine kurze Einführung in die Theorie der numerischen Strömungssimulation gegeben. Für die Simulation, wird ein CAD Modell des Strömungsbereichs modelliert und ein Rechengitter erstellt. Der Nachweis der Lösungsunabhängigkeit vom Rechengitter wird durch eine Gitterstudie erbracht. Zur Reduzierung der Rechenzeit benötige Vereinfachungen werden getroffen und erläutert. Simulationen mit verschiedenen Parametern werden verglichen und die erhaltenen Strömungsprofile werden gemessenen Profilen gegenübergestellt und diskutiert.