En numerisk modell för vätskekyld flänsad korsströmsvärmeväxlare inkluderande daggutfällning

I vårt samhälle finns många tekniska tillämpningar där värmeväxlare används.En sorts värmeväxlare som är vanligt förekommande i bland annat luftkonditioneringär korsströmsvärmeväxlare, där luft strömmar tvärs över vätskefylldarör. För att öka arean för värmeövergången är flänsar vanligt förekommande pårören. I detta projekt, som är ett kandidatexamensarbete utfört på Skolan förIndustriell Teknik och Management på KTH, undersöks en sådan värmeväxlare.Målet är att skapa en numerisk modell för ventilation i större byggnaderunder svensk sommartid. Detta innebär att modellen måste inkludera samtidigvärme- och masstransport.I modellen delas värmeväxlaren upp i luft- och vätskeriktningen för att stegvisberäkna värmeövergången. Flänstemperaturen beror av vätsketemperaturensamt temperatur- och entalpi i luften och skiljer sig åt i alla punkter på flänsen.Denna temperaturprofil beräknas genom att dela upp flänsen i rutor ochsedan iterera fram en jämviktslösning av värmeledning mellan rutorna samtkonvektionsflödet från luftströmmen till ytan.För att utvärdera modellen skapas ett testfall med indata för en typisk sommardagsom simuleras strömma genom en värmeväxlare med geometrisk utformningsom skulle kunna förekomma i en större byggnadstillämpning. Resultatetfrån detta testfall ger svalare och avfuktad luft ut från värmeväxlaren.Ytterligare undersökning av modellen utförs genom en omfattande beteendeanalys.I denna analys undersöks de parametrar som användaren tillåts förändrai modellen. Parametrarna förändras en i taget och analysen utförs genom attförändring av ut-data från modellen plottas mot förändringen av den aktuellaparametern. Utifrån de ekvationer som bygger upp modellen avgörs rimligheteni plottarna och således även rimligheten i modellen.Modellen har ett antal begränsningar som tillkommer på grund av de användaformlerna samt utformningen av modellen. Modellen tar endast hänsyn tillstationära förlopp. Begränsningar i geometrin avser främst antalet rör ochdess förhållande till varandra.There are many technical applications of heat exchangers in our community.A common type is the cross-flow heat exchangers in which the air-flow is perpendicularto the pipes with liquid. The area for heat convection is increasedby adding fins on the pipes. In this bachelor thesis, performed in the Schoolof Industrial Engineering and Management at KTH, the mentioned heat exchangeris studied. The goal is to create a numerical model for heat exchangersin ventilation systems that are used in big buildings in the climate of a Swedishsummer. This specific case requires that both heat- and mass transportis included in the model.The heat exchanger is divided in both the direction of the air-flow as well asthe liquid-flow in the model. This is done to make a step-wise calculation ofthe heat transfer. The temperature of the fins is depending on the temperatureand enthalpy of both flows. The temperature differs on the fins and iscalculates by dividing the fins in a net of temperature-points. The equilibriumsolution is iterated from heat conduction within the plate and heat convectionfrom the air-flow.The model is evaluated by simulating a test-case of typical data from a Swedishsummer through a heat exchanger with a geometry that could occur in a largebuilding. The result was a colder, dehumidified air flow out of the exchanger.Further evaluation of the model is made by extensive sensitivity analysis ofthe parameters which is allowed to change by the user. The analysis is madeby plotting the result and comparing with the equations in the model.The model has several restrictions. There are limitations of the number ofpipes and their placements. The model is based on steady-state