Liptovsk Jn 6 7 oktbra 2011 Posdenie monosti

Liptovský Ján 6. – 7. októbra 2011 Posúdenie možnosti uplatnenia štruktúr na báze kovových pien v konštrukcii absorbéra solárneho kolektora Radim RYBÁR – Jana HORODNÍKOVÁ – Dušan KUDELAS – Martin BEER Centrum obnoviteľných zdrojov energie, Fakulta BERG, Technická univerzita v Košiciach

Ciele: • charakterizovať predmet skúmania, • definovať problém, • analyzovať deje súvisiace s prenosom tepla a hmoty skúmanou štruktúrou.

Kovová pena / Penový kov • zložitá štruktúra tvorená bunkami a pórmi • pórovitosti 75 – 95% • špecifická plocha – efektívny prenos tepla

Vlastnosti penových kovov

Základná charakteristika penových kovov • Štruktúra penového kovu • Pórovitosť a veľkosť pórov

Teleso absorbéra

Koncepcia návrhu kolektora s absorbérom z penového kovu podľa druhej alternatívy

Prúdenie kvapaliny telesom absorbéra • CAD software • princíp metódy konečných prvkov

Analýza prúdenia • 20 variácií (5 pórovitostí, 4 prietoky) • tlaková strata v segmente • priemerná a maximálna rýchlosť prúdenia • grafické zobrazenie tlakových a rýchlostných máp • priebeh tlakových strát • hodnoty priemerných a maximálnych rýchlostí prúdenia

Analýza prúdenia • tlakové straty

Analýza prúdenia • rýchlosť prúdenia

Analýza prúdenia • priebeh tlakových strát - segment

Analýza prúdenia • priemerné rýchlosti - segment

Analýza prúdenia • graf maximálnych rýchlostí - segment

Analýza prúdenia • turbulentnosť prúdenia

Analýza prúdenia • graf tlakových strát v celej dĺžke kolektora

Výber penovej štruktúry • z hľadiska veľkosti tlakových strát – vyhovujú všetky • z hľadiska turbulentnosti prúdenia – 85, 90, 93 % • z hľadiska špecifickej plochy – 85%

Vedenie tepla stenami bunky a prestup tepla zo steny bunky do teplonosnej kvapaliny • Popis vybraného elementu

Popis stacionárneho šírenia tepla v sledovanom elemente prostriedkami CFD

Umiestnenie objektu v doméne v izometrickom zobrazení

Diskretizácia objektu bunky penového kovu – klietky

Simulácie energetických a fluidných procesov • • • Počiatočné podmienky simulácie: veľkosť plochy: 4, 0249486. 10 -07 m 2 veľkosť merného tepelného toku: 800 W. m-2 veľkosť tepelného toku zodpovedajúceho ploche podstavy klietky: 3, 22. 10 -04 W počiatočná teplota kvapaliny: 313 K rýchlosť prúdenia vody v smere osi Z: 0, 001 m. s-1

Výsledky:

• Podmienky simulácie rovnaké ako pri prvej simulácií • pootočenie objektu o 90°okolo osi x nahradené zmenou smeru prúdenia kontinua o 90°, t. j. v smere osi Y.

Výsledky:

Simulácia tepelných a fluidných procesov prebiehajúcich na samostatnej bunke s bočným ohraničením

Výsledky:

Záver • peny vytvorené z medi a hliníka s otvorenou štruktúrou sa javia byť vhodné na vytvorenie plnoprietokových absorbérov. . . , • horné a spodné vymedzenie prietokových kanálov. . . , • prúdenie teplonosnej kvapaliny telesom absorbéra má vyhovujúci homogénny charakter a je v jeho ploche laminárne,

Ďakujem za pozornosť Radim. Rybar@tuke. sk