| | SLO | ENG | Cookies and privacy

Bigger font | Smaller font
First page > Show document

Show document Help

Title:HEAT TRANSFER IN UNIPORE CELLULAR STRUCTURE
Authors:ID Frajnkovič, Matevž (Author)
ID Marn, Jure (Mentor) More about this mentor... New window
ID Ren, Zoran (Comentor)
Files:.pdf MAG_Frajnkovic_Matevz_2017.pdf (2,59 MB)
MD5: F24346E2353B1F82EF1686BC6C067147
PID: 20.500.12556/dkum/a8801ca6-5ae6-458c-bbf3-9964581a34bb
 
Language:English
Work type:Master's thesis/paper
Typology:2.09 - Master's Thesis
Organization:FS - Faculty of Mechanical Engineering
Abstract:This master’s thesis deals with heat transfer in a specific cellular structure, called UniPore cellular structure. Said structure has been developed at Japan’s Kumamoto university. The structure is manufactured using the technique of explosion welding. Due to longitudinal orientation of the pores and high thermal conductivity of materials, the thermal properties of the structure as a heat exchanger have been analysed. Influence of different boundary conditions on the effectiveness of heat transfer in the structure has been analysed. The results are compared and analysed. It has been concluded, that the structure itself might be suitable when dealing with dirty liquids. Usage of the structure in such systems would enable a quick and efficient cleaning process of the waste, that deposits on the walls over time.
Keywords:Heat transfer, cellular structure, porous materials, CFD
Place of publishing:Maribor
Publisher:[M. Frajnkovič]
Year of publishing:2017
PID:20.500.12556/DKUM-67244 New window
UDC:536.24:532.546(043.3)
COBISS.SI-ID:21181462 New window
NUK URN:URN:SI:UM:DK:MUDM628K
Publication date in DKUM:24.08.2017
Views:1824
Downloads:211
Metadata:XML DC-XML DC-RDF
Categories:KTFMB - FS
:
FRAJNKOVIČ, Matevž, 2017, HEAT TRANSFER IN UNIPORE CELLULAR STRUCTURE [online]. Master’s thesis. Maribor : M. Frajnkovič. [Accessed 13 April 2025]. Retrieved from: https://dk.um.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=67244
Copy citation
  
Average score:
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
(0 votes)
Your score:Voting is allowed only for logged in users.
Share:Bookmark and Share


Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click on the title to get all document metadata.

Licences

License:CC BY-NC-ND 4.0, Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Link:http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Description:The most restrictive Creative Commons license. This only allows people to download and share the work for no commercial gain and for no other purposes.
Licensing start date:08.08.2017

Secondary language

Language:Slovenian
Title:PRENOS TOPLOTE V UNIPORE CELIČNI STRUKTURI
Abstract:Magistrsko delo se ukvarja s prenosom toplote v specifični celični strukturi imenovani UniPore celična struktura. Omenjena struktura je bila razvita na japonski univerzi Kumamoto. Izdelava strukture poteka s procesom eksplozijskega varjenja. Zaradi aksialne orientacije celic znotraj strukture in ugodnih termičnih lastnosti materiala iz katerega je struktura narejena, se poraja vprašanje kako primerna je slednja za uporabo kot toplotni prenosnik. V delu je analiziran vpliv robnih pogojev in začetnih hitrosti tekočin na učinkovitost prenosa toplote znotraj strukture. Rezultati so nato med seboj primerjani. Ugotovljeno je bilo, da bi bila omenjena struktura primerna za uporabo v aplikacijah, kjer se ukvarjamo z umazanimi tekočinami. Zaradi ravnih celic bi struktura omogočala hitro in učinkovito čiščenje oblog, ki bi se tekom procesa odlagale na stene le-te. Struktura je torej uporabljena kot izmenjevalec toplote z navznoter obrnjenimi rebri (angl. Internally Finned Tube Heat Exchanger – IFTHE). Sodobne inženirske vede se zmeraj bolj ukvarjajo s celičnimi strukturami in uporabo le-teh v praktične namene. Direktna posledica tega je razmah 3D dodajalnih tehnologij, ki nam omogočajo nadzorovano izdelavo omenjenih struktur. Celične in porozne strukture so široma uporabne na področju mehanike konstrukcij ter prenosnih pojavov. Omogočajo nam načrtovanje elementov s točno določenimi gradienti spreminjanja ene ali več lastnosti, kot na primer togost ali toplotna prevodnost. Cilj dela je določiti efektivno vrednost moči strukture kot prenosnika toplote s pomočjo parametričnih računalniških simulacij izvedenih v modulu CFX programskega paketa Ansys. Prav tako je cilj določitev karakteristike spreminjanja moči prenosnika toplote v odvisnosti od spreminjanja robnih pogojev. Dodatno nas zanima tudi vpliv zunanje izolacije na učinkovitost prenašanja toplote med mediji, ki tečejo znotraj strukture. Računalniške simulacije so bile izvedene ob predpostavkah, da je sistem popolnoma inerten, torej da znotraj sistema ni nobenih izvorov ali ponorov mase ali energije. V začetku magistrskega dela je predstavljeno teoretično ozadje problema, izdelava strukture, ter metoda končnih volumnov. Drugi del magistrskega dela bralcu predstavi proces izdelave numeričnega modela, ter opiše robne pogoje in poda izbrane vrednosti le-teh. V naslednjem poglavju so prikazani rezultati, ki so prav tako komentirani in primerjani med seboj. Zaključna poglavja pa se osredotočajo na možnosti nadaljnjega dela na obravnavanem področju. Struktura je izdelana s procesom eksplozijskega varjenja, v katerem sta dva ali več ločena dela nerazstavljivo spojena med seboj. Spoj je posledica sile, ki jo povzroči eksplozija sredstva, ki obdaja dela. Pri procesu se zaradi sile med deli formira curek plazme, ki jih nato na zelo ozkem področju spoji med seboj. Eksplozijsko varjenje se od konvencionalnih načinov varjenja razlikuje predvsem v tem, da zaradi ozkega področja spoja ne pride do znatnih sprememb v mikrostrukturi materiala. V procesu izdelave obravnavane strukture je v večjo cev vstavljenih številno manjših cevk. Le-te so nato napolnjene s parafinom, ki prepreči njihovo prekomerno deformiranje. Večja cev je nato obdana z eksplozivom, ki ob detonaciji ustvari kompresijsko silo, potrebno za spojitev cevk. Zaradi tanjših sten manjših cev, se slednje med procesom deformirajo v kvazi-pravokotno obliko. S procesom eksplozijskega varjenja so bile uspešno izdelane strukture premerov okrog 200 mm in dolžin okrog 1200 mm. Prenos toplote kot tak lahko poteka preko treh glavnih mehanizmov. To so prevod toplote, konvekcija in toplotno sevanje. Znotraj mehanizma konvekcije poznamo dva različna tipa. Prisilno konvekcijo, katere gonilna sila je razlika tlaka ki je posledica sile, in naravno konvekcijo, katere gonilna sila je razlika tlaka ki je posledica razlike gostot. V primeru obravnavane strukture so temperature dovolj nizke, da se lahko toplotno sevanje zanemari.
Keywords:Prenos toplote, celične strukture, porozni materiali, CFD


Comments

Leave comment

You must log in to leave a comment.

Comments (0)
0 - 0 / 0
 
There are no comments!

Back
Logos of partners University of Maribor University of Ljubljana University of Primorska University of Nova Gorica