McLeod, Jacqueline (2015) Efficiency Analysis of an Air-Sand Heat Exchanger for selected operating conditions based on CFD-DEM Simulation. Masters, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg.
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Abstract
Air-Sand Heat Exchanger enable direct contact heat transfer between a fluid and a bulk solids. In simplified numerical simulations the interaction is described solely with Computational Fluid Dynamics as flow through a porous media. This approach neglects the impact of the fluid flow on the particle arrangement and resulting effects on the particle flow, which are important factors for the heat transfer. To overcome this inaccuracy a numerical simulation with Computational Fluid Dynamics to describe the continuum body of the fluid, and with the Discrete Element Method to describe the single particle based bulk solids was set-up. With this coupled simulation the fluid-particle interaction could be described and it showed that it cannot be neglected when setting the operating conditions, as the fluid-particle interaction and the possibly resulting effects pinning, blistering, and blocking have a major impact on the heat transfer effciency.
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Luft-Sand Wärmetauscher ermöglichen den direkten Wärmeübergang zwischen einem Fluid und einem Schüttgut. In vereinfachten Simulationen wird die Wechselbeziehung mit reiner Computational Fluid Dynamics als Strömung durch ein poröses Medium beschrieben. Diese Herangehensweise vernachlässigt jedoch die Auswirkungen des Fluidstroms auf den Teilchenstrom und den daraus resultierenden Effekten, welche wichtige Faktoren für den Wärmeübergang darstellen. Für eine genauere Darstellung des Problems wurde eine numerische Simulation mit Computational Fluid Dynamics zur Beschreibung des Kontinuumskörpers Fluid und die Diskrete Elemente Methode zur Beschreibung des Teilchen basierten Schüttgutes erstellt. Mit dieser gekoppelten Simulation konnten die Fluid-Teilchen Wechselwirkungen beschrieben werden. Zusätzlich wurde gezeigt, dass diese Wechselwirkungen bei der Einstellung der Betriebsbedingungen nicht vernachlässigt werden dürfen, da sie zu den Effekten Pinning, Blistering und Blocking führen und damit den Wärmeübergang empfindlich stören können.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | CFD, DEM, coupled simulation, fluid-particle interaction, fluid-particle heat exchanger, air-sand heat exchanger |
| Subjects: | Science and mathematics > Physics Technology, medicine, applied sciences > Engineering and machine engineering Technology, medicine, applied sciences > Civil engineering and environmental protection engineering |
| Divisions: | Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP) |
| Date Deposited: | 10 Jul 2015 13:10 |
| Last Modified: | 10 Jul 2015 13:10 |
| URI: | https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/2430 |
| URN: | urn:nbn:de:gbv:715-oops-25115 |
| DOI: | |
| Nutzungslizenz: |
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