Master's Thesis

Heat exchanger parametric study using CFD

Final Thesis 4.55 MB Appendix 220.41 kB

Author of thesis: Ing. Martin Sušovský

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: Ing. Michal Špiláček, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Abstract:

In this paper is carried out basic design and calculation of tube heat exchanger with a straight tube bundle with installed systém of disk and doughnut baffles. The calculation included pressure losses and heat transfer coefficient of tubular space and shell side. Then CFD model was made for parametric study, which was focused on influence of change of the baffles geometry on the heat output of the exchanger and the pressure loses on the shell side.

Keywords:

Heat exchanger, disk and doughnut baffles, baffles geometry, CFD

Date of defence

21.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: Jaký software byl použit pro výpočet? Jakým způsobem jste si zvolil okrajové podmínky? Zodpovězeno úplně. Jak jste zjistil tlakovou ztrátu? Zodpovězeno úplně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Power Engineering (M-ENI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. (člen)
prof. Ing. Jan Hrdlička, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Špiláček, Ph.D.

Studen při zpracování tématu postupoval samostatně a pravidelně práci konzultoval. Práce po formální stránce splnila všechny cíle zadání v rešeršní a výpočtové části, kde student zpracoval návrh výměníku tepla s koncentrickými přepážkami a návrh srovnal s výsledky z parametrické studie CFD modelu téhož výměníku, kde parametrem byla geometrie přepážek. Byla dodána i výkresová dokumentace. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Zpracování práce doprovází chyba při výpočtu výkonu tepelného výměníku, strana 46-47, kde student zadal velmi nízkou tepelnou vodivost mědi  a nerozumím tomu, že se tato chyba neprojevila v rozporech mezi CFD výpočtem a analytickým výpočtem (viz otázka oponenta č. 2, 3). Indikátorem chyby je, že výsledné číslo 65 W/(m.K) je pro tento průměr trubky příliš vysoké.

Dále jsou podezřelé rozdíly v teplotních vodivostí vody na teplé a studené straně, a to desetinásobné, viz tabulky na straně 22-23 – nicméně jsem nekontroloval zda se jedná o pouhý překlep v těchto tabulkách nebo s těmito údaji skutečně student pracoval.

Kontrolu vypočítaných údajů mi stěžovaly chyby ve značkách jednotek výsledků například  výsledek u vzorce (5.93) nebo (5.15).

V souvislosti s oponenturou práce bych také upozornil na formu zápisu některých značek jednotek (např. v Tabulce 5.1 součinitelů přestupu tepla), které nejsou správné (W/m2.K, správně W/(m2.K) nebo W.m-2.K-1 apod).
Dále v popisu výpočtu mluví o tlaku média, ale myslí tím přetlak (např. tabulka zadání na str. 20) – upozorňuji, že si v praxi na toto musí student dát pozor.

Velmi oceňuji studentovu práci na CFD modelu, která jistě zabrala spoustu času a úsilí.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 2/3. Odhalte důvody schodných výsledků analytického a CFD výpočtu, když v analytickém je výše popsaná chyba při zadávání tepelné vodivosti mědi.
  2. 1/3. Uveďte příklady označování tlaků a přetlaků běžně používané v praxi.
  3. 3/3. Změní se citlivost teplotních rozdílů a tlakových ztrát, jestliže se sníží teplotní logaritmický spád výměníku u CFD modelu?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová