Levylämmönsiirtimen levyparin välisen virtauksen ja lämmönsiirron kehittyminen sekä lämpötilan muutos lämpölevyn yli

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Metropolia Ammattikorkeakoululle. Työn tavoitteena oli perehtyä levylämmönsiirtimen toimintaan ja selvittää sen levylämmönsiirtimen levyparin välissä kul-kevan nesteen virtauksen käyttäytymistä ja lämmönsiirtoa. Lisäksi tutkittiin, miten lämpötila muuttuu yksittäisen levylämmönsiirtimessä käytettävän lämpölevyn yli. Comsol Multiphysics -ohjelman avulla luotiin tietokoneavusteiset simulointimallit sille, miten virtaus käyttäytyy ja lämmönsiirto tapahtuu levylämmönsiirtimen levyparin välissä sekä miten lämpötila muuttuu lämpölevyn yli kulkiessaan. Levyparin välissä tapahtuvalle virta-ukselle laskettiin myös Reynoldsin luku ja Nusseltin luku. Luotujen mallien ja niistä tehtyjen kuvaajien avulla voitiin visuaalisesti havainnollistaa, miten tutkittavat virtaus- ja lämpötek-niset ilmiöt tapahtuvat levylämmönsiirtimen sisällä. Mallien ja kuvaajien pohjalta saadut tulokset osoittivat niiden olevan virtaustekniikan ja lämmönsiirron teorioiden mukaisia, joten luotuja malleja voitiin pitää onnistuneina. Niitä voidaan käyttää jatkossa lämmönvaihtimia käsittelevien luentomateriaalien tukena, ja nii-den avulla voidaan visuaalisesti havainnollistaa käsiteltävien teorioiden toimintaa.

This Bachelor’s thesis was made for Metropolia University of Applied Sciences. The aim of this thesis was to examine, how the plate heat exchanger operates, and how the heat transfer and the fluid flow acts between a pair of plates inside the plate heat exchanger. In addition, it was examined how the temperature changes over a single heat plate used in the plate heat exchanger. Computer-aided simulation models were created with Comsol Multiphysics software to demonstrate, how the fluid flow and the heat transfer occurs between a pair of plates in-side the plate heat exchanger, and how the temperature changes when passing over a heat plate. The Reynolds number and Nusselt number were also calculated for the flow taking place between the pair of plates. With the created models and the diagrams based on those models, it could be visually demonstrated, how the flow effects and the heat technical effects occur inside the plate heat exchanger. The results based on the created models and on their diagrams demonstrated that they were in accordance with the theories of fluid mechanics and heat transfer. Therefore, the created models could be considered successful. In the future these models can be used as support materials for lectures concerning heat exchangers and they can visually demon-strate the operations of the related theories.