Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Regenerační výměníky se využívají v celé řadě průmyslových odvětví a také při technickém zařízení budov. Tyto výměníky tepla hrají významnou roli při úsporách tepelné energie a při odstraňování těkavých organických látek ze spalinových plynů. Teoretická část práce pojednává o rozdělení regeneračních výměníků na rotační a přepínací a o možnostech jejich využití. Tyto typy výměníků tepla nacházejí uplatnění v mnoha aplikacích, např. jako výměník tepla využívající odpadního tepla k předehřevu procesního plynu (regenerační vrstva), nebo jako katalyzátory urychlující reakci potřebnou pro odstranění těkavých organických látek (katalytická vrstva), případně jako integrovaná zařízení, kde je jak regenerační vrstva, tak i katalytická vrstva. Cílem diplomové práce je experimentální podpora při vývoji výpočtového programu pro návrh specifického integrovaného zařízení. Vyvíjený výpočtový program umožňuje separátně výpočet regeneračního a katalytického lože, případně obou loží současně, tzn. integrovaného zařízení. Diplomová práce se zabývá podporou matematického modelu pro výpočet výhradně regeneračního lože, i když řešené výpočtové vztahy je možné použít i při výpočtu katalytického lože. Při výběru a následném výpočtu vhodného lože hrají významnou roli tlakové ztráty a přestup tepla. Pro jejich výpočet je možné nalézt více dostupných výpočtových vztahů lišících se významně v jejich přesnosti. Je tedy potřeba vybrat pro výpočtový model ty nejvhodnější. Praktická část práce se pak zabývá rešerší, analýzou a posouzením vhodnosti metod používaných pro výpočet tlakových ztrát na základě porovnání s hodnotami naměřenými na experimentálním zařízení. Následně se práce zabývá výpočtovými metodami pro stanovení součinitele přestupu tepla náplňového lože. Významná část praktické části se zabývá úpravou experimentálního zařízení pro ověření výpočtových vztahů pro určení přestupu tepla s naměřenými daty.Regenerative heat exchangers are used in a wide range of industries and in the technical equipment of buildings. These heat exchangers play an important role in saving thermal energy and removing volatile organic compounds from flue gases. The theoretical part of the work deals with the division of regenerative exchangers into rotary and switching exchangers and the possibilities of their use. These types of heat exchangers are used in many applications, e.g. as a heat exchanger using waste heat to preheat the process gas (regeneration layer), or as catalysts to accelerate the reaction required to remove volatile organic compounds (catalytic layer), or as integrated equipment where both the regeneration layer and the catalytic layer. The aim of the diploma thesis is experimental support in the development of a computer program for the design of a specific integrated device. The program allows the calculation of the regeneration and catalytic bed, or both beds simultaneously, i.e. integrated equipment. The diploma thesis deals with the support of a mathematical model for the calculation of the regeneration bed. Pressure loss and heat transfer play an important role in the selection and subsequent calculation of a suitable bed. To calculate them, it is possible to find more available computational relationships that differ significantly in their accuracy. It is therefore necessary to select the most suitable ones for the computational model. The practical part of the work then deals with research, analysis, and assessment of the suitability of methods used to calculate pressure losses based on a comparison with the values measured on experimental equipment. Subsequently, the work deals with computational methods for determining the heat transfer coefficient of the packed bed. A significant part of the practical part deals with the modification of the experimental equipment for the verification of computational relations for the determination of heat transfer with measured data.
