Pulsacje ciśnienia w instalacjach sprężarek wyporowych mają wielki wpływ na moc sprężania oraz niezawodność urządzenia oraz instalacji. Pulsacje generują wibracje, hałas a w najbardziej niekorzystnych ... więcej

Pulsacje ciśnienia w instalacjach sprężarek wyporowych mają wielki wpływ na moc sprężania oraz niezawodność urządzenia oraz instalacji. Pulsacje generują wibracje, hałas a w najbardziej niekorzystnych przypadkach powodują nawet zniszczenia zaworów sprężarki lub całych rurociągów. Niniejsza praca opisuje wpływ pasywnych elementów tłumiących o różnych kształtach na tłumienie pulsacji ciśnienia w instalacji sprężarki. Kolejnym celem niniejszej dysertacji jest próba stworzenia prostej metody numerycznej pozwalającej określić wpływ kształtu dyszy na tłumienie pulsacji oraz na wzrost poboru mocy. Symulacje dla stanu ustalonego zostały powiązane z wpływem kształtu dyszy na moc sprężania, natomiast przepływ impulsowy jest związany z wartością tłumienia pulsacji przez dany element. Dodatkowo opracowano algorytm analizy uzyskanych wyników, wykorzystując metod Levenberg'a- Marquardt'a. Wyniki uzyskane opracowanym narzędziem oraz sprawdzone wynikami wykonanych badań eksperymentalnych dla różnych kształtów dysz pozwalają stwierdzić, iż proponowana metoda jest skuteczna.

Pompy ciepła są urządzeniami, które umożliwiają efektywne wykorzystanie niskotemperaturowej energii cieplnej odnawialnych i odpadowych źródeł ciepła, przez co z roku na rok zwiększa się zainteresowanie ... więcej

Pompy ciepła są urządzeniami, które umożliwiają efektywne wykorzystanie niskotemperaturowej energii cieplnej odnawialnych i odpadowych źródeł ciepła, przez co z roku na rok zwiększa się zainteresowanie tego tupu urządzeniami. W pompach ciepła typu powietrze-woda jednym ze sposobów podniesienia sezonowego wskaźnika efektywności cieplnej jest wyeliminowanie wentylatora w parowaczu. Parowacze tego typu skonstruowane są jako swobodny układ rur ożebrowanych wzdłużnie, pracujący w warunkach konwekcji swobodnej lub mieszanej w zależności od warunków otoczenia. Ze względu na zmienne warunki wymiany ciepła, zasadniczą trudnością związaną z projektowaniem tego typu parowaczy jest określanie wartości współczynników przejmowania ciepła po stronie powietrza.
W ramach pracy doktorskiej przeprowadzono badania doświadczalne dla różnych wariantów pracy wymiennika. Wykonano szereg badań procesu wymiany ciepła dla analizowanego profilu żebra o specyficznej konstrukcji żeber. Badania zostały wykonane dla różnych przypadków wymiany ciepła: konwekcja swobodna, wymuszona w różnym zakresie prędkości oraz przepływ wzdłużny i poprzeczny. W celu uzyskania różnych wartości różnic temperatur pomiędzy temperaturą wewnętrznej powierzchni żebra a powietrzem zastosowano jako medium wodę lodową oraz czynniki chłodnicze R507 i R 407C.
Otrzymane wyniki pomiarów stworzyły obszerną bazę danych pomiarowych, które pozwoliły opracować zależności kryterialne do wyznaczania średnich wartości współczynników przejmowania ciepła dla warunków konwekcji swobodnej i wymuszonej. Zaproponowany sposób wyznaczania lokalnych wartości współczynników przejmowania ciepła jest indywidualną metodą, która można wykorzystać przy dowolnych powierzchniach rur z ożebrowaniem pryzmatycznym. Uzyskane zależności mają ponadto znaczenie utylitarne, ze względu na to, że badany profil można wykorzystywać do projektowania wymiennika ciepła będącego ujęciem dolnego źródła ciepła w powietrznych pompach ciepła.
W cel weryfikacji wyznaczonych zależności kryterialnych zaproponowano model obliczeniowy badanego profilu i przeprowadzono szereg symulacji CFD. Modelowanie wykonano przy użyciu oprogramowania Ansys-fluent w przestrzeni 3D dla identycznych wymiarów geometrycznych oraz warunków otoczenia jak badany profil. Weryfikacji modelu dokonano poprzez analizę rozkładu temperatury u podstawy i na końcu żebra i porównaniu go z wartościami doświadczalnymi. Kolejnym elementem potwierdzającym założenia i poprawność modelu było wyznaczenie sprawności żebra na podstawie rozkładu temperatury uzyskanego doświadczalnie i z przeprowadzonych symulacji. Otrzymane wyniki potwierdziły poprawność modelu.
Zaproponowany model wykorzystano do wyznaczenie wartości współczynników przejmowania ciepła zarówno dla warunków konwekcji swobodnej jak i wymuszonej. Otrzymane wartości dla konwekcji swobodnej były zbliżone do wartości doświadczalnych i mieściły się w zakresie 3-7 Wm-2K-1. W przypadku konwekcji mieszanej wartości znajdowały się w przedziale 9-21 Wm-2K-1 w zależności od kąta osadzenia żebra.
Kolejny etap pracy obejmował wykonanie procesu optymalizacyjnego. Optymalizację przeprowadzono ze względu na dwa kryteria poprzez wykonanie szeregu symulacji CFD. Pierwsze kryterium dotyczyło uzyskania maksymalnej wydajności przy minimalnej masie wymiennika w zależności od ilości, grubości i wysokości żebra. Kolejnym kryterium optymalizacyjnym było wyznaczenie parametrów wymiennika i uzyskaniu maksymalnej wydajności profilu przy stałej masie profilu odpowiadającej masie profilu doświadczalnego. Ponadto rozwiązanie zagadnienia optymalizacyjnego dla maksymalnej wydajności i stałej masy wymiennika pozwoliło zaproponować ogólną metodę poszukiwania optymalnych parametrów h, s, n dla dowolnej masy profilu aluminiowego i danego profilu wymiennika.