Ανασκόπηση της υπολογιστικής μοντελοποίησης εναλλακτών θερμότητας διφασικής ροής, σε συνδυασμό με ανάπτυξη και μελέτη πρότυπης γεωμετρίας για την αύξηση της απόδοσης

Κονιάκου, Μαρία

A review of CFD applications on two-phase flow heat exchangers, along with the study and development of an optimized model

Διπλωματική εργασία

Author

Κονιάκου, Μαρία

Date

2024-03-22

Advisor

Sarris, Ioannis

Koniakou_04064.pdf (1.936Mb)

Keywords

Ροή δύο φάσεων ; Εναλλάκτες θερμότητας ; Υπολογιστική μοντελοποίηση ; Βελτιστοποίηση σχεδιασμού ; Βελτίωση απόδοσης ; Θερμοδυναμική ; Ρευστοδυναμική ; Μεταφορά θερμότητας ; Κατασκευή προσθέτων ; Εξοικονόμηση ενέργειας

Abstract

Αυτή η μελέτη προσφέρει μια εις βάθος βιβλιογραφική ανασκόπηση και θεωρητική ανάλυση των εναλλάκτη θερμότητας ροής δύο φάσεων, με ιδιαίτερη έμφαση στην υπολογιστική μοντελοποίηση και τις καινοτόμες τεχνικές σχεδιασμού για τη βελτίωση της απόδοσης. Αναγνωρίζοντας τη σημασία των εναλλακτών θερμότητας σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές και τις πιθανές επιπτώσεις στην εξοικονόμηση ενέργειας από τη βελτιωμένη απόδοση τους, η μελέτη εξετάζει τα υπάρχοντα υπολογιστικά μοντέλα, διερευνά προηγούμενα σχέδια εναλλάκτη θερμότητας ροής δύο φάσεων και διερευνά προηγούμενες προσπάθειες για αύξηση της απόδοσης. Εντοπίζονται αρκετά κενά στη βιβλιογραφία, συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης για πιο ολιστικές μελέτες που αφορούν τη σύζευξη της δυναμικής των ρευστών και της μεταφοράς θερμότητας, και η ζήτηση για νέες εξερευνήσεις σχεδιασμού που ενσωματώνουν αναδυόμενες τεχνολογίες όπως η κατασκευή προσθέτων. Με γνώμονα τις αρχές της θερμοδυναμικής, της ρευστοδυναμικής και της μεταφοράς θερμότητας, η μελέτη διαμορφώνει ένα ολοκληρωμένο θεωρητικό πλαίσιο και μια αντίστοιχη ερευνητική μεθοδολογία. Αυτή η έρευνα θέτει τις βάσεις για μελλοντικές εργασίες σε αυτόν τον τομέα, που μπορεί να περιλαμβάνει την ανάπτυξη ενός εξελιγμένου υπολογιστικού μοντέλου και έναν βελτιστοποιημένο σχεδιασμό ενός εναλλάκτη θερμότητας ροής δύο φάσεων.

Abstract

This study provides an in-depth literature review and theoretical analysis of two- phase flow heat exchangers, with particular emphasis on computational modeling and innovative design techniques for performance enhancement. Recognizing the importance of heat exchangers in various industrial applications and the potential energy savings from their improved performance, the study examines existing computational models, explores previous designs of two-phase flow heat exchangers, and investigates prior efforts to increase efficiency. Several gaps in the literature are identified, including the need for more holistic studies involving the coupling of fluid dynamics and heat transfer, and the demand for new design explorations incorporating emerging technologies such as additive manufacturing. Guided by the principles of thermodynamics, fluid dynamics, and heat transfer, the study shapes a comprehensive theoretical framework and corresponding research methodology. This research lays the groundwork for future work in this field, which may include the development of an advanced computational model and an optimized design of a two-phase flow heat exchanger.