Lämmönsiirtimen ripojen optimointi
Lönnblad, Miika (2017)
Kandidaatintyö
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017122256096
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017122256096
Tiivistelmä
Tutkittavan laitteen valmistaja haluaa, että siinä olevien ripojen määrän ja paksuuden vaikutusta tutkitaan muuttamatta laitteen varsinaista kokoa. Tutkittavassa laitteessa lämpö johdetaan elementin pohjasta metallisiin tiheään pakattuihin levyihin eli ripoihin. Puhallin puhaltaa ripojen välissä olevien kanavien läpi ilmaa, jonka avulla lämpö saadaan lopulta siirtymään pohjasta ilmaan. Työn tarkoituksena on optimoida lämmönsiirtoa tutkimalla ripojen paksuuden ja määrän vaikutusta.
Huomattiin, että teorian pohjalta suoritetut laskutoimitukset ovat melko lähellä mittaustuloksia. Laskenta toteutettiin sekä analyyttisesti että numeerisesti ja huomattiin niillä saatujen tuloksien olevan lähellä toisiaan. Kuitenkin laskennassa jouduttiin tekemään tuloksien saamiseksi useita oletuksia, jotka aiheuttavat epätarkkuutta. Vielä tarkempien tulosten saamiseen tarvittaisiin tarkempaa virtausteknistä mallinnusta.
Tuloksista todettaan lämmönsiirron osalta, että laitteessa olevien ripojen paksuus ja määrä eivät ole optimilla tasolla. Lämmönsiirto tehostuu sitä mukaa, kun paksuutta kasvatetaan tai ripojen määrää lisätään. Kuitenkin jossain pisteessä saavutetaan tilanne, jossa lämmönsiirto ei enää tehostu ja se jopa kääntyy laskuun. Lämmönsiirron kannalta ei ole oleellista kummalla tavalla tehostaminen toteutetaan, mutta materiaalitehokkaimmaksi tavaksi arvioitiin ripojen määrän lisääminen.
Huomattiin, että teorian pohjalta suoritetut laskutoimitukset ovat melko lähellä mittaustuloksia. Laskenta toteutettiin sekä analyyttisesti että numeerisesti ja huomattiin niillä saatujen tuloksien olevan lähellä toisiaan. Kuitenkin laskennassa jouduttiin tekemään tuloksien saamiseksi useita oletuksia, jotka aiheuttavat epätarkkuutta. Vielä tarkempien tulosten saamiseen tarvittaisiin tarkempaa virtausteknistä mallinnusta.
Tuloksista todettaan lämmönsiirron osalta, että laitteessa olevien ripojen paksuus ja määrä eivät ole optimilla tasolla. Lämmönsiirto tehostuu sitä mukaa, kun paksuutta kasvatetaan tai ripojen määrää lisätään. Kuitenkin jossain pisteessä saavutetaan tilanne, jossa lämmönsiirto ei enää tehostu ja se jopa kääntyy laskuun. Lämmönsiirron kannalta ei ole oleellista kummalla tavalla tehostaminen toteutetaan, mutta materiaalitehokkaimmaksi tavaksi arvioitiin ripojen määrän lisääminen.