Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς
Τα πορώδη μέσα τις τελευταίες δεκαετίες έχουν αρχίσει να συμμετέχουν σε ένα μεγάλο εύρος τεχνολογικών εφαρμογών, όπου αξιοποιούνται οι ιδιαίτερες ιδιότητές τους. Μία από αυτές τις ιδιότητες είναι η ικανότητα τους να μεταφέρουν μεγάλα ποσά θερμότητας προς ή από ένα ρευστό που διαρρέει έναν ισότροπο π...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13546 |
| id |
nemertes-10889-13546 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-135462022-09-05T20:38:52Z Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς Numerical parametric analysis of heat transfer and pressure drop inside porous media and comparative study with common pipes Μουστάκας, Κωνσταντίνος Moustakas, Konstantinos Πορώδη μέσα Μετάδοση θερμότητας Πτώση πίεσης Μακροσκοπική μελέτη Porous media Heat transfer Pressure drop Macroscopic study Τα πορώδη μέσα τις τελευταίες δεκαετίες έχουν αρχίσει να συμμετέχουν σε ένα μεγάλο εύρος τεχνολογικών εφαρμογών, όπου αξιοποιούνται οι ιδιαίτερες ιδιότητές τους. Μία από αυτές τις ιδιότητες είναι η ικανότητα τους να μεταφέρουν μεγάλα ποσά θερμότητας προς ή από ένα ρευστό που διαρρέει έναν ισότροπο πορώδη αγωγό. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη των παραμέτρων και του τρόπου που επηρεάζουν αυτήν την μεταφορά θερμότητας στην αξονική και ακτινική διεύθυνση ενός κυλινδρικού πορώδους μέσου. Στο πλαίσιο αυτό, αρχικά επιχειρήθηκε η κατηγοριοποίηση τους σε δομικές, γεωμετρικές και λειτουργικές. Σαν δομικές παράμετροι ορίστηκαν το πορώδες, η διαπερατότητα και η μέση διάμετρος των πόρων, σαν γεωμετρικές η υδραυλική διάμετρος και η γεωμετρία της διατομής και, τέλος, σαν λειτουργικές το ρευστό λειτουργίας και υλικό του πορώδους μέσου. Οι απαραίτητες προσομοιώσεις για όλες αυτές τις παραμέτρους έγιναν μέσω του λογισμικού υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ANSYS Fluent και κάνοντας δύο παραδοχές. Η πρώτη παραδοχή έχει να κάνει με την μακροσκοπική προσέγγιση της μεταφοράς θερμότητας και την χρήση του Local Thermal Equilibrium μοντέλου και η δεύτερη με την θεώρηση της στρωτής ροής. Από τις προσομοιώσεις, το πιο σημαντικό συμπέρασμα που προέκυψε είναι ότι οι εξισώσεις μετάδοσης θερμότητας εντός κυλινδρικού αγωγού στην ακτινική και αξονική διεύθυνση μπορούν να εφαρμοστούν και στην περίπτωση του πορώδους αγωγού με κάποιες τροποποιήσεις που αφορούν του όρους αγωγιμότητας και θερμοχωρητικότητας. Συνεπώς, με τις κατάλληλες τιμές πορώδους, ισοδύναμης αγωγιμότητας και ισοδύναμης κατ’ όγκο θερμοχωρητικότητας ένας πορώδης αγωγός μπορεί να εμφανίσει καλύτερη θερμική συμπεριφορά από έναν κοινό αγωγό, υπό τις ίδιες συνθήκες. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε κάθε περίπτωση η πτώσης πίεσης θα είναι αρκετά μεγαλύτερη. Porous media have been used in a wide variety of technological applications in the last few decades, because of their unique properties. One of these properties is their ability to transfer big amounts of heat in or out of a fluid flowing inside the media. This thesis is aiming to analyze the parameters, which effect the radial and longitudinal heat transfer in a cylindrical porous. For this reason, these parameters were classified to structural, geometrical and working. As structural parameters were defined the porosity, the permeability and the mean porous diameter, as geometrical the hydraulic diameter and the cross section area and as working the working fluid and the porous material. All the essential simulations for the parameters were carried out using the software of computational fluid dynamics analysis ANSYS Fluent under two conditions. The first condition refers to the macroscopic view of the heat transfer that was applied and so the usage of the Local Thermal Equilibrium model and the second refers to the laminar flow of the fluid. The most important conclusion that came out of the simulations is that the energy equation of the radial and longitudinal heat transfer could also be applied to porous media by using some corrective factors to the conductivity and heat capacity terms. Therefore, by using the appropriate values for porosity, effective conductivity and effective heat capacity a porous media could have better thermal behavior than a pipe, under the same conditions. However, the pressure drop will always remain much higher. 2020-07-12T13:32:30Z 2020-07-12T13:32:30Z 2020-07-08 http://hdl.handle.net/10889/13546 gr application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Πορώδη μέσα Μετάδοση θερμότητας Πτώση πίεσης Μακροσκοπική μελέτη Porous media Heat transfer Pressure drop Macroscopic study |
| spellingShingle |
Πορώδη μέσα Μετάδοση θερμότητας Πτώση πίεσης Μακροσκοπική μελέτη Porous media Heat transfer Pressure drop Macroscopic study Μουστάκας, Κωνσταντίνος Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς |
| description |
Τα πορώδη μέσα τις τελευταίες δεκαετίες έχουν αρχίσει να συμμετέχουν σε ένα μεγάλο εύρος τεχνολογικών εφαρμογών, όπου αξιοποιούνται οι ιδιαίτερες ιδιότητές τους. Μία από αυτές τις ιδιότητες είναι η ικανότητα τους να μεταφέρουν μεγάλα ποσά θερμότητας προς ή από ένα ρευστό που διαρρέει έναν ισότροπο πορώδη αγωγό. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη των παραμέτρων και του τρόπου που επηρεάζουν αυτήν την μεταφορά θερμότητας στην αξονική και ακτινική διεύθυνση ενός κυλινδρικού πορώδους μέσου. Στο πλαίσιο αυτό, αρχικά επιχειρήθηκε η κατηγοριοποίηση τους σε δομικές, γεωμετρικές και λειτουργικές. Σαν δομικές παράμετροι ορίστηκαν το πορώδες, η διαπερατότητα και η μέση διάμετρος των πόρων, σαν γεωμετρικές η υδραυλική διάμετρος και η γεωμετρία της διατομής και, τέλος, σαν λειτουργικές το ρευστό λειτουργίας και υλικό του πορώδους μέσου. Οι απαραίτητες προσομοιώσεις για όλες αυτές τις παραμέτρους έγιναν μέσω του λογισμικού υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ANSYS Fluent και κάνοντας δύο παραδοχές. Η πρώτη παραδοχή έχει να κάνει με την μακροσκοπική προσέγγιση της μεταφοράς θερμότητας και την χρήση του Local Thermal Equilibrium μοντέλου και η δεύτερη με την θεώρηση της στρωτής ροής. Από τις προσομοιώσεις, το πιο σημαντικό συμπέρασμα που προέκυψε είναι ότι οι εξισώσεις μετάδοσης θερμότητας εντός κυλινδρικού αγωγού στην ακτινική και αξονική διεύθυνση μπορούν να εφαρμοστούν και στην περίπτωση του πορώδους αγωγού με κάποιες τροποποιήσεις που αφορούν του όρους αγωγιμότητας και θερμοχωρητικότητας. Συνεπώς, με τις κατάλληλες τιμές πορώδους, ισοδύναμης αγωγιμότητας και ισοδύναμης κατ’ όγκο θερμοχωρητικότητας ένας πορώδης αγωγός μπορεί να εμφανίσει καλύτερη θερμική συμπεριφορά από έναν κοινό αγωγό, υπό τις ίδιες συνθήκες. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε κάθε περίπτωση η πτώσης πίεσης θα είναι αρκετά μεγαλύτερη. |
| author2 |
Moustakas, Konstantinos |
| author_facet |
Moustakas, Konstantinos Μουστάκας, Κωνσταντίνος |
| author |
Μουστάκας, Κωνσταντίνος |
| author_sort |
Μουστάκας, Κωνσταντίνος |
| title |
Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς |
| title_short |
Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς |
| title_full |
Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς |
| title_fullStr |
Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς |
| title_sort |
υπολογιστική παραμετρική ανάλυση μετάδοσης θερμότητας και πτώσης πίεσης εντός πορωδών μέσων και συγκριτική μελέτη με κοινούς αγωγούς |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/13546 |
| work_keys_str_mv |
AT moustakaskōnstantinos ypologistikēparametrikēanalysēmetadosēsthermotētaskaiptōsēspiesēsentosporōdōnmesōnkaisynkritikēmeletēmekoinousagōgous AT moustakaskōnstantinos numericalparametricanalysisofheattransferandpressuredropinsideporousmediaandcomparativestudywithcommonpipes |
| _version_ |
1771297357961363456 |
