Wybrane zagadnienia modelowania Thermal-FSI określające przepływ płynu i wymianę ciepła na przykładzie benchmarkowego eksperymentu wymiennika ciepła z minikanałami

• Autorzy: Badur J. , Kornet S. , Stajnke M. , Ziółkowski P. , Ziółkowski J. , Jóźwik P. , Bojar Z.

Warianty tytułu

EN

Selected issues of the Thermal-FSI modeling of liquid flow and heat transfer on the example of a benchmark experiment concerning a heat exchanger with minichannels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące modelowania pracy wymiennika ciepła z minikanałami. Wyniki obliczeń numerycznych, a mianowicie: strumienie ciepła oraz temperatury wylotowe, porównano z wynikami benchmarkowego eksperymentu z wykorzystaniem płytowego wymiennika z minikanałami (MPHE). W artykule omówiono wyniki analiz Thermal-FSI dla różnych strumieni masy wody. MPHE składa się z płyt zawierających ponacinane minikanały o przekroju prostokątnym (szerokość – 1 mm, głębokość – 700 μm) i 40 mm długości oraz kolektorów (dolotowe i wylotowe). Przedstawione analizy należy uznać za użyteczne w aspekcie projektowania wymienników ciepła.

EN

Presented are issues concerning selected problems of the advanced thermal-FSI (“Fluid Solid Interaction”) approach to numerical modeling of a heat exchanger with minichannels. Compared are results of numerical calculations relating to heat flux and outlet temperatures with the benchmark experiment data obtained with the use of the Minichannel Plate Heat Exchanger (MPHE). Analysed was the heat transfer between separated mediums for different mass flow rates. The MPHE exchanger contained two gasketed brazed plates with channels of a rectangular cross-section (width – 1 mm, depth – 700 μm, 40 mm length) and inlet and outlet manifolds. The numerical simulation was performed via thermal-FSI procedure with water as the working fluid. Presented analysis should be considered as satisfied and promising in the process of designing new heat exchangers.

Słowa kluczowe

PL

Thermal-FSI; transport ciepła; minikanały; wymiennik ciepła

EN

Thermal-FSI modeling; heat transfer; minichannels; heat exchanger

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 154--157
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Badur J.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego PAN, Gdańsk

autor

Kornet S.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego PAN, Gdańsk

autor

Stajnke M.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego PAN, Gdańsk

autor

Ziółkowski P.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego PAN, Gdańsk

autor

Ziółkowski J.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego PAN, Gdańsk

autor

Jóźwik P.

• WAT, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Warszawa

autor

Bojar Z.

• WAT, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Warszawa

Bibliografia

• [1] Ziółkowski P., Badur J., Jóźwik P., Bojar Z., Stajnke M., Kornet S. Ziółkowski P.J., Zagadnienia modelowania procesu produkcji wodoru dla potrzeb energetyki w reakcji dekompozycji metanolu w innowacyjnych reaktorach termokatalitycznych ze stopu Ni3Al. „Energetyka" 2017, nr 10 (760), s. 664-667.
• [2] Michalska-Domańska M., Norek M.; Jóźwik Р.; Jankiewicz В.: Stępniowski W.J.; Bojar Z.: Catalytic stability and surface analysis of microcrystalline Ni3AI thin foils in methanol decomposition, "Appl. Surf. Sci." 2014, No. 293, p. 169-176.
• [3] Jóźwik P., Polkowski W., Bojar Z.: Applications of Ni3Al based intermetallic alloys-current stage and potential perceptivities. "Materials" 2015, No. 8, p. 2537-2568.
• [4] Ziółkowski P., Stajnke M., Jóźwik P.: Modelling of a mixture flow of helium and methanol in thermocatalytic reactor and chemical reactions on the intermetallic phase of Ni3AI. "Trans. IFFM", po pozytywnych recenzjach 2017.
• [5] Jóźwik P., Badur J., Karcz M.: Numerical modelling of a microreactor for thermocatalytic decomposition of toxic compounds. "Chemical and Process Engineering" 2011, Vol. 32, No. 3, p. 215-227.
• [6] Moussa S.O., El-Shall M.S.: High-temperature characterization of reactively processed nanostructure nickel aluminide intermetallics. "J. Alloys Compd." 2007, Vol. 440, p. 178-18.
• [7] Mitani H., Xu Y., Hirano Т., Demura M., Tamura P.: Catalytic properties of Ni-Fe-Mg alloy nanoparticle catalysts for methanol decomposition. "Catalysis Today" 2017, Vol. 281, p.669-676.
• [8] Badur J., Stawiński D., Kornet S., Kowalczyk Т., Bryk M., Ziółkowski P.J., Stajnke M., Ziółkowski P.: Pozaprojektowe ograniczenia mające na celu utrzymanie dyspozycyjności turbiny parowej dużej mocy, „Energetyka" 2016, nr 11 (749), s. 652-654.
• [9] Badur J., Kornet S., Sławiński D., Ziółkowski P., Banaszkiewicz M., Rehmus-Forc A,: Zagrożenia powodowane pękaniem osłony termopary w stopniu regulacyjnym turbiny parowej, „Energetyka" 2015, nr 10 (736), s. 647-650.
• [10] Weber R., Schatfel-Mancini N., Mancini M., Kupka Т.: Fly ash deposition modelling: requirements for accurate predictions of particle impaction on tubes using RANS-based computational fluid dynamics. "Fuel" 2013, Vol. 108, p. 586-596.
• [11] Marek A. Okrajni J.: Local stress-strain behavior of a high-temperature steam valve under transient mechanical and thermal loading, "JMEPEG" 2014, Vol. 23, p. 31-38.
• [12] Banaszkiewicz M.: Multilevel approach to lifetime assessment of steam turbines, "Int. J. Fatigue" 2015, Vol. 73, p. 39-47.
• [13] Badur J., Ziółkowski P., Stawiński D., Kornet S.: An approach for estimation of water wall degradation within pulverized-coal boilers, "Energy" 2015, Vol. 92, p. 142-152.
• [14] Taler J., Węglowski В., Dzierwa P., Czupryński P., Madejski P., Nabagło D., Żyrkowski C.: Analysis to speed up of the start-up pf steam boiler OP-380, "Journal of Power Technologies" 2014, 94(2), p. 1-8.
• [15] Mikielewicz D., Wajs J.: Possibilities of heat transfer augmentation in heat exchangers with minichannels for marine applications, "Polish maritime research" Special Issue S1 2017, 24 (93), p. 133-140.
• [16] Badur J., Ziółkowski P., Kornet.S., Stajnke M., Ziółkowski P.J.: Wstępna analiza zagadnień dotyczących kompaktowego urządzenia termokatalitycznego do oczyszczania powietrza z acetonu i izooktanu. Modelowanie przepływu wraz z układem równań opisujących. Opracowanie wewn. IMP PAN 2016, nr 248.
• [17] Badur J., Ziółkowski P., Kornet S., Stajnke M., Ziółkowski P.J., Poliwko M.; Analityczna i numeryczna analiza wymiany ciepła kanału o przekroju kołowym oraz wymiennika typu płytowego -mikrokanałowego. Opracowanie wewn. IMP PAN 2016, nr 322.
• [18] Badur J., Ziółkowski P., Kornet S., Stajnke M., Ziółkowski P.J.: Modelowanie spalania mieszaniny powietrza i substancji szkodliwych oraz dekompozycji metanolu w termokatalitycznym reaktorze na bazie osnowy międzymetalicznej Ni3Al. Analiza numeryczna spiralnego wymiennika ciepła oraz ochładzania powietrza w wymienniku zewnętrznym układu kompaktowego urządzenia termokatalitycznego. Opracowanie wewn. IMP PAN 2017, nr 135.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).