Trubkový výměník tepla patří do třídy systémů se spojitě rozloženými parametry popsanými parciálními diferenciálními rovnicemi (PDR). V případě, že je uvažováno s podélným promícháváním proudícího média, obsahuje příslušná PDR i druhou parciální derivaci teploty podle prostorové proměnné. Úlohou této diplomové práce je vyšetřit, jaký je vliv koeficientu promíchávání na statické a dynamické vlastnosti výměníku. Diplomová práce obsahuje matematické modely výměníku tepla s protiproudým chlazením, metody pro řešení ustáleného stavu i dynamiky, odpovídající simulační modely, použité zdrojové kódy pro MATLAB a simulace statických a dynamických charakteristik.
Annotation in English
Tubular heat exchangers belong to a class of continuously distributed parameter systems described by partial differential equations (PDEs). Under consideration of an axial dispersion in the flowing medium, the relevant PDEs include in addition to the first order also the second order temperature derivetives with respect to the space variable. The objective of this thesis is to investigate an effect of the axial dispersion factor on the heat exchanger static and dynamic characteristics. The thesis contains mathematical models of the heat exchanger with the countercurrent cooling, methods for solution of the steady state and dynamics, correspondent simulation models, MATLAB simulation programmes, and, simulated static and dynamic characteristics.
Trubkový výměník tepla patří do třídy systémů se spojitě rozloženými parametry popsanými parciálními diferenciálními rovnicemi (PDR). V případě, že je uvažováno s podélným promícháváním proudícího média, obsahuje příslušná PDR i druhou parciální derivaci teploty podle prostorové proměnné. Úlohou této diplomové práce je vyšetřit, jaký je vliv koeficientu promíchávání na statické a dynamické vlastnosti výměníku. Diplomová práce obsahuje matematické modely výměníku tepla s protiproudým chlazením, metody pro řešení ustáleného stavu i dynamiky, odpovídající simulační modely, použité zdrojové kódy pro MATLAB a simulace statických a dynamických charakteristik.
Annotation in English
Tubular heat exchangers belong to a class of continuously distributed parameter systems described by partial differential equations (PDEs). Under consideration of an axial dispersion in the flowing medium, the relevant PDEs include in addition to the first order also the second order temperature derivetives with respect to the space variable. The objective of this thesis is to investigate an effect of the axial dispersion factor on the heat exchanger static and dynamic characteristics. The thesis contains mathematical models of the heat exchanger with the countercurrent cooling, methods for solution of the steady state and dynamics, correspondent simulation models, MATLAB simulation programmes, and, simulated static and dynamic characteristics.
Sestavte matematický model dvoukapacitního trubkového výměníku tepla bez uvažování a s uvažováním podélného promíchávání v chlazené kapalině.
Popište diferenční metodu pro řešení ustáleného stavu i dynamiky procesu spolu s řešením okrajových podmínek.
Simulujte statické charakteristiky výměníku, porovnejte výsledky získané z modelu bez uvažování a s uvažováním podélného promíchávání.
Zjistěte vliv koeficientu podélného promíchávání na statické charakteristiky výměníku.
Řešte dynamické charakteristiky výměníku bez a s uvažováním podélného promíchávání
Research Plan
Sestavte matematický model dvoukapacitního trubkového výměníku tepla bez uvažování a s uvažováním podélného promíchávání v chlazené kapalině.
Popište diferenční metodu pro řešení ustáleného stavu i dynamiky procesu spolu s řešením okrajových podmínek.
Simulujte statické charakteristiky výměníku, porovnejte výsledky získané z modelu bez uvažování a s uvažováním podélného promíchávání.
Zjistěte vliv koeficientu podélného promíchávání na statické charakteristiky výměníku.
Řešte dynamické charakteristiky výměníku bez a s uvažováním podélného promíchávání
Recommended resources
Dostál, P., Gazdoš, F.: Elektronické podklady k předmětu Analýza a simulace systémů. UTB ve Zlíně, FAI, 2009.
Ogunnaike, B.A., Ray, W.H.: Process dynamics, modeling, and control. Oxford University Press, New York, 1994, ISBN 0-19-509119-1.
Severance, F.L.: System modelling and simulation. Wiley, Chichester, 2001, ISBN 0-471-49694-4.
Ingham, J., Dunn, I.J., Heinzle, E., Přenosil, J.E.: Chemical engineering Dynamics. An introduction to modelling and computer simulation.WILEY- VCH Verlag, Weinheim, 2000, ISBN 3-527-28511-3.
Varma, A., Morbidelli, M.: Mathematical methods in chemical engineering. Oxford University Press, New York, 1997, ISBN 0-19-509821-8.
Saleri, F., Quarteroni, A.: Scientific computing with MATLAB. Springer, Heidelberg, 2001, ISBN 1611-0994.
Ilavský, J., Valtýni, J., Brunovská, A., Surový, J.: Aplikovaná chemická kinetika a teória reaktorov. ALFA, Bratislava, 1990, ISBN 80-05-00599-7.
Babu, B. V.: Proces plant simulation. Oxford University Press, New Delhi, 2004, ISBN 0-19-566805-7.
Recommended resources
Dostál, P., Gazdoš, F.: Elektronické podklady k předmětu Analýza a simulace systémů. UTB ve Zlíně, FAI, 2009.
Ogunnaike, B.A., Ray, W.H.: Process dynamics, modeling, and control. Oxford University Press, New York, 1994, ISBN 0-19-509119-1.
Severance, F.L.: System modelling and simulation. Wiley, Chichester, 2001, ISBN 0-471-49694-4.
Ingham, J., Dunn, I.J., Heinzle, E., Přenosil, J.E.: Chemical engineering Dynamics. An introduction to modelling and computer simulation.WILEY- VCH Verlag, Weinheim, 2000, ISBN 3-527-28511-3.
Varma, A., Morbidelli, M.: Mathematical methods in chemical engineering. Oxford University Press, New York, 1997, ISBN 0-19-509821-8.
Saleri, F., Quarteroni, A.: Scientific computing with MATLAB. Springer, Heidelberg, 2001, ISBN 1611-0994.
Ilavský, J., Valtýni, J., Brunovská, A., Surový, J.: Aplikovaná chemická kinetika a teória reaktorov. ALFA, Bratislava, 1990, ISBN 80-05-00599-7.
Babu, B. V.: Proces plant simulation. Oxford University Press, New Delhi, 2004, ISBN 0-19-566805-7.
