Simplified modelling of tube bank heat exchanger in CFD

Diplomová práce se zabývá náhradou teplosměnných ploch tepelného výměníku při simulacích v programu ANSYS Fluent. Cílem práce je nalezení zjednodušeného modelu výměníku využitelného pro simulace proudění ve velkých procesních a energetických celcích, kdy není možné detailně modelovat celý výměník. Výpočtové postupy jsou aplikovány na tepelný výměník typu „trubkový svazek“. Diplomová práce se dělí na tři celky. V první části jsou řešeny tlakové ztráty. Jako náhrada za teplosměnnou plochu výměníku se využívá přístup „porézní zóna“. V druhé části je přestup tepla konvekcí a kondukcí přes teplosměnnou plochu výměníku nahrazen pomocí modulu „Heat Exchanger“. Třetí část se zabývá vlivem výměníku na sálavý tepelný tok ve spalinovodu. Popisuje možnosti modifikace sálavého toku i při využití zjednodušeného modelu. Veškeré výpočty vyplývající z použitých metod jsou připraveny ve formě skriptu, jenž exportuje nastavení ve formátu vhodném pro vložení do ANSYS Fluent. Ve všech třech částech DP bylo nalezeno zjednodušení, které nahrazuje plně modelovaný výměník.The master thesis deals with the replacement of heat exchanger surfaces during simulations in the ANSYS Fluent. The aim of this work is to find a simplified model of the heat exchanger usable for flow simulations in large process and energy units, where it is not possible to model the entire heat exchanger in detail. The calculation procedures are applied to „tube bank” heat exchanger. The master thesis is divided into three parts. First part deals with pressure losses. The "porous zone" approach is used as a replacement for the heat exchanger surface. In the second part, the heat transfer by convection and conduction through the heat exchanger is replaced by the "Heat Exchanger" module. The third part examines the influence of material properties, heat source and fixed temperatures on incident radiation. All calculations resulting from the methods are performed using a script that prepares the output data in format suitable for insertion into ANSYS Fluent. A simplification, which faithfully replaces a fully modeled heat exchanger, has been found in all three parts of the thesis.