Sovellus pystysuoran lämmönvaihtimen karkeaan mitoitukseen
Kaartinen, Daniel (2017)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201705126396
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201705126396
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tehdä pystysuoralle lämmönvaihtimelle sovellus karkeaa mitoitusta varten, joka minimoi höyrystimen lämmönvaihdinputkien massan optimoimalla virtauskanavat, putkien lukumäärät ja niiden pituudet. Tässä työssä lämmönvaihtimena toimii pystyhöyrystin, joka on käytössä monissa eurooppalaisissa painevesireaktoreissa. Sovellus on tehty käyttämällä MatLab-ohjelmistoa ja siihen löytyvää XSteam-vesihöyryn aineominaisuusliitännäistä.
Mitoitussovellus yhdessä aineominaisuusliitännäisen kanssa optimoi tarvittavat suureet annetuilla lähtöarvoilla ja vaatimuksilla. Mitoituksen ollessa karkea, oletetaan tilanteen olevan ideaalinen. Esimerkiksi putkien kulumista, likaantumista ja värähtelyjä ei oteta huomioon. Silti sovelluksessa pyritään mahdollisimman tarkkoihin sekä nopeisiin tuloksiin automatisoimalla lämmönsiirron korrelaatioiden käyttö sekä aineominaisuuksien ratkaiseminen.
Sovelluksen antamat tulokset heijastavat hyvin höyrystimen toimintaa optimaalisissa olosuhteissa. Otettaessa huomioon esimerkiksi likakerrokset ja värähtelyt, jouduttaisiin lämmönvaihdinputkien massaa kasvattamaan huomattavasti. Sovelluksen tulokset osoittavat, että pystyhöyrystintä mitoittaessa tärkeimmät mitoitusparametrit ovat primääripuolen virtausnopeus ja lämmönvaihdinputkien seinämän paksuus. Rajoittaviksi tekijöiksi höyrystimen mitoitukselle muodostuvat painehäviöt ja putkien rakenteellinen kestävyys korkeassa paineessa.
Mitoitussovellus yhdessä aineominaisuusliitännäisen kanssa optimoi tarvittavat suureet annetuilla lähtöarvoilla ja vaatimuksilla. Mitoituksen ollessa karkea, oletetaan tilanteen olevan ideaalinen. Esimerkiksi putkien kulumista, likaantumista ja värähtelyjä ei oteta huomioon. Silti sovelluksessa pyritään mahdollisimman tarkkoihin sekä nopeisiin tuloksiin automatisoimalla lämmönsiirron korrelaatioiden käyttö sekä aineominaisuuksien ratkaiseminen.
Sovelluksen antamat tulokset heijastavat hyvin höyrystimen toimintaa optimaalisissa olosuhteissa. Otettaessa huomioon esimerkiksi likakerrokset ja värähtelyt, jouduttaisiin lämmönvaihdinputkien massaa kasvattamaan huomattavasti. Sovelluksen tulokset osoittavat, että pystyhöyrystintä mitoittaessa tärkeimmät mitoitusparametrit ovat primääripuolen virtausnopeus ja lämmönvaihdinputkien seinämän paksuus. Rajoittaviksi tekijöiksi höyrystimen mitoitukselle muodostuvat painehäviöt ja putkien rakenteellinen kestävyys korkeassa paineessa.