Simulation von Kondensationsströmung und Wärmeübertragung in Spiralrohr-Wärmetauschern für nicht-azeotrope Kohlenwasserstoffgemische

Zusammenfassung

In diesem Artikel wird ein Protokoll zur numerischen Simulation des Wärmeübergangs und der Strömungseigenschaften nicht-azeotroper Kohlenwasserstoffgemische in spiralförmig gewickelten Wärmetauschern vorgestellt. Diese Methode bewertet Betriebs- und Rollbedingungen, um Wärmeübergangskoeffizienten und Druckverluste vorherzusagen.

Zusammenfassung

Als zentrales Bauteil des Erdgaskondensationsprozesses spielen Spiralwärmetauscher eine entscheidende Rolle bei der LNG-Produktion. Um die Kondensationsströmung und die Wärmeübertragungseigenschaften nicht-azeotroper Kohlenwasserstoffgemische in Spiralrohren umfassend zu verstehen, folgt die hochpräzise numerische Untersuchung dieser Studie einem klar definierten Arbeitsablauf, der die Geometrieerstellung mittels eines professionellen Modellierungstools, die Netzgenerierung mit einer speziellen Vernetzungssoftware, die numerische Berechnung in einem kommerziellen Löser (unter Einbeziehung einer Echtzeit-Konvergenzüberwachung) sowie eine quantitative Nachbearbeitung umfasst. Dieser integrierte Ansatz gewährleistet die hohe Genauigkeit des resultierenden numerischen Modells. Die maximalen Abweichungen von klassischen experimentellen Daten (Neeraas’ experimentelle Daten) liegen unterhalb von 15 % für den Wärmeübergangskoeffizienten und unterhalb von 10 % für den reibungsbedingten Druckabfallgradienten. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Variation von Rollperioden und -amplituden ähnliche oszillierende Trends im Wärmeübertragungsprozess hervorruft, wobei sowohl Verbesserungen als auch Verschlechterungen auftreten. Insbesondere verändert die Rollperiode die Wärmeübertragungsleistung um ±20 %, während die Rollamplitude sie um ±10 % beeinflusst.

Einleitung

Erdgas gilt als relativ sauberer fossiler Brennstoff, da es bei der Verbrennung deutlich weniger Kohlendioxid und andere Schadstoffe emittiert als Kohle und Erdöl. Bei der weltweiten Umstellung auf erneuerbare Energiesysteme wird Erdgas oft als „Brückentechnologie“ betrachtet, da es zur Stabilität und Zuverlässigkeit der Energieversorgung beiträgt¹. Durch Verflüssigung wird gasförmiges Erdgas auf eine kryogene Flüssigkeit (LNG) abgekühlt, wodurch sein Volumen um etwa den Faktor 600 reduziert wird, was Transport und Lagerung erheblich erleichtert². Der spiralförmig gewundene Wärmetauscher (SWHE) ist eine zentrale Komponente im Verflüssigungsprozess von Erdgas. Dieser Wärmetauscher besteht aus einer Reihe spiralförmiger Rohre, die in einem zylindrischen Gehäuse befestigt sind und schichtweise in entgegengesetzte Richtungen um einen zentralen Kern gewickelt werden, wobei Abstandshalter zwischen den Schichten ausreichenden Freiraum für den Wärmeaustausch sicherstellen. Aufgrund seiner spiralförmigen Anordnung bietet der SWHE eine große Wärmeübertragungsfläche bei geringem Platzbedarf³. Diese kompakte Bauweise macht ihn besonders geeignet für die Integration in große Anlagen, insbesondere in schwimmende Offshore-Produktionsplattformen, wo der verfügbare Platz streng begrenzt ist. Bei den in der LNG-Produktion üblichen Mischkältemittel-Verflüssigungsprozessen strömen nicht-azeotrope Kohlenwasserstoffe innerhalb der Rohre nach oben, während die kalte Fluidphase auf der Gehäuseseite entgegengesetzt nach unten durch die Zwischenräume des Rohrbündels strömt. Unter diesen Bedingungen ist der zentrale Prozess auf der Rohrseite die Kondensation nicht-azeotroper Kohlenwasserstoffe in den spiralförmigen Rohren, verbunden mit komplexen zweiphasigen Strömungen von Gas und Flüssigkeit^4,5.

Um die Strömungs- und Wärmeübertragungseigenschaften der Kondensation im Inneren von Rohren genau vorherzusagen, wurden umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt. Für einkomponentige Alkane maßen Fries et al.⁶ die Wärmeübertragungseigenschaften der Propankondensation in horizontalen Rohren und fanden heraus, dass der Druckabfall zunahm, wenn der Rohrdurchmesser und der Sättigungsdruck abnahmen. Sie stellten außerdem fest, dass die Schwerkraft bewirkte, dass der Wärmeübergangskoeffizient an der Unterseite des Rohres niedriger war als an der Oberseite. Zhuang et al.^7,8 untersuchten die Kondensation von Methan und Ethan in horizontalen Rohren und zeigten, dass der Wärmeübergangskoeffizient und der reibungsbedingte Druckabfall mit steigender Strömungsgeschwindigkeit und Dampfqualität zunahmen. Eine frühere Studie⁹ analysierte den Kondensationsprozess von Propan in Mikrokanälen und bestätigte, dass die Trends bei Wärmeübertragung und Druckabfall denen in herkömmlichen Kanälen ähnelten. Für Gemische aus Kältemitteln untersuchten Smit et al.¹⁰ die Kondensation von Gemischen aus R22/R142b in horizontalen Rohren und fanden heraus, dass bei niedrigen Massenstromdichten eine Erhöhung des Massenanteils von R142b den Wärmeübergangskoeffizienten deutlich verringerte. Berrada et al.¹¹ untersuchten ein Gemisch aus R134a/R23 und stellten fest, dass die Temperaturgleitspanne unter verschiedenen Zusammensetzungen nur geringe Auswirkungen auf die Wärmeübertragung hatte. Neeraas führte Experimente an Ethan/Propan-Gemischen in spiralförmigen Rohren durch und bemerkte, dass der Mischeffekt die Berechnung des Kondensationswärmeübergangskoeffizienten erheblich beeinflusste¹². Bei numerischen Simulationen simulierte Li et al.¹³ den Kondensationsprozess von Ethan/Propan und zeigte, dass der Wärmeübergangskoeffizient und der reibungsbedingte Druckabfall mit steigendem Sättigungsdruck abnahmen. Qiu et al.¹⁴ berücksichtigten den Dampf-Flüssigkeits-Eintragungseffekt bei der Simulation der Propankondensation in spiralförmigen Rohren; ihre Ergebnisse zeigten, dass die Berücksichtigung dieses Effekts die Abweichung zwischen Simulationsdaten und experimentellen Ergebnissen auf weniger als 25 % reduzierte.

Trotz umfangreicher Forschung zu verschiedenen Arbeitsmedien und Kanalkonfigurationen besteht weiterhin eine beträchtliche Lücke zwischen den in der Literatur typischerweise untersuchten reinen oder binären Fluiden und den mehrkomponentigen Gemischen, die in der industriellen LNG-Produktion eingesetzt werden. Insbesondere numerische Untersuchungen zu nicht-azeotropen Kohlenwasserstoffgemischen mit drei oder mehr Komponenten in komplexen Strömungskanälen sind bemerkenswert selten¹⁵. Außerdem fehlt im Hinblick auf die besondere Anwendung in Offshore-LNG-Anlagen bislang ein umfassendes Verständnis dafür, wie durch die Meeresumgebung verursachte Bewegungen der Ausrüstung das Kondensationsverhalten und den Wärmeübergang beeinflussen. Um diese Forschungslücken zu schließen, kombiniert diese Studie Simulationen der Strömungsmechanik (CFD) mit vorhandenen experimentellen Daten, um ein detailliertes dreidimensionales Zweiphasen-Modell der Kondensationsströmung zu entwickeln. Dabei werden der simulierte Wärmeübergangskoeffizient und der reibungsbedingte Druckabfall anhand klassischer experimenteller Daten verglichen und analysiert. Auf Grundlage dieses Modells konzentriert sich die Arbeit auf die Simulation des Kondensationsvorgangs repräsentativer Erdgaszusammensetzungen in spiralförmigen Rohren, insbesondere unter Schlingerbewegungen, um die zugrundeliegenden Mechanismen der komplexen Bewegungseinflüsse auf den mehrkomponentigen Wärmeübergang bei der Kondensation zu untersuchen. Diese Studie liefert eine zuverlässige theoretische Grundlage und ingenieurtechnische Anleitung für die Auslegung und Optimierung effizienter Wärmetauscher in Offshore-Verflüssigungsprozessen von Erdgas.

Protokoll

Da diese Arbeit sich auf die lokalen Wärmeübergangs- und Druckverluste während der Kondensation im Inneren des gewundenen Rohrs konzentriert, kann ein verkleinertes Rechengebiet verwendet werden, sobald die Strömung voll ausgebildet ist, um ein genaues Abbild des lokalen Strömungs- und thermischen Verhaltens zu ermöglichen. Zur Validierung anhand experimenteller Daten wird ein Modell eines dreiteiligen gewundenen Rohrs basierend auf dem physikalischen Modell von Neeraas¹² erstellt, mit einem Rohrdurchmesser von 14 mm, einem Windungswinkel von 10° und einem Spulendurchmesser von 2 m. Das Modell besteht aus drei Bereichen: einem voll ausgebildeten Abschnitt (0,6 m), einem Prüfabschnitt (0,2 m) und einem Druckstabilisierungsabschnitt (0,2 m). Der voll ausgebildete Abschnitt stellt sicher, dass die Strömung ausreichend entwickelt ist, bevor sie in den interessierenden Bereich eintritt. Der Prüfabschnitt dient dem Vergleich mit experimentellen Daten und der detaillierten Analyse der lokalen Strömungs- und Wärmeübergangseigenschaften. Der Druckstabilisierungsabschnitt ist darauf ausgelegt, die Stabilität des Auslassdrucks aufrechtzuerhalten und Rückströmung zu verhindern, um somit Störungen der im Prüfabschnitt gewonnenen Ergebnisse zu vermeiden. Die verwendete spezifische Modellierungssoftware stammt aus der Tabelle der Materialien.

1. Physikalisches Modell und Netz

1. Offene Modellierungssoftware. Wählen Sie in der unteren Statusleiste aus Skizzenmodusund klicken Sie auf die Z–X-Ebene zur Eingabe in die Skizzenumgebung.
2. Wählen Sie in der oberen Symbolleiste die Kreis Werkzeug. Zeichnen Sie einen Kreis am Ursprung mit einem Durchmesser von 14, dann drücken Sie Eingabe. Klicken Sie Zurück zum 3D-Modus in der oberen Symbolleiste. Der Skizzenkreis wird daraufhin in eine Fläche umgewandelt.
3. Wählen Sie die erzeugte kreisförmige Fläche aus. Klicken Sie auf die Bewegen Werkzeug (Tastaturkürzel: M) in der oberen Symbolleiste. Ein Dreiachsen-Manipulator (Triadenmanipulator) erscheint auf der Oberfläche. Ziehen Sie die gelbe Kugel in der Mitte des Manipulators zum globalen Ursprung (0, 0, 0), der als Referenzpunkt für Rotation und Translation dient.
4. Ziehen Sie den roten Pfeil entlang der X-Achse, geben Sie 1000 mm ein und drücken Sie Eingeben. Drehung: Klicken Sie auf die Rotationsring um die X-Achse (blauer oder grüner Bogen), geben Sie ein 10°und drücken Eingeben.
5. Klicken Sie auf die Zugwerkzeug (Verknüpfung: P) in der oberen Symbolleiste und wählen Sie die kreisförmige Fläche. Wählen Sie im linken Bereich die Drehen Option. Wählen Sie dann die Z-Achse des globalen Koordinatensystems als Drehachse aus. Aktivieren Sie die Helix Option im linken Bereich. Erstellen Band 1: Geben Sie in das Eingabefeld oder im linken Bereich eine Höhe von ein 138,87 mm und einem Winkel von 45.16°, dann drücken Sie EingebenDie erste Fluid-Domäne wird erzeugt.
6. Erstellen Band 2: Wählen Sie die neue Stirnfläche von Volumen 1 aus. Wiederholen Sie den helikalen Zugvorgang, wobei erneut die Z-Achse als Rotationsachse verwendet wird. Geben Sie eine Höhe von 69,44 und einen Winkel von ein 22.58°.
7. Erstellen Band 3: Wählen Sie die neue Stirnfläche aus Band 2Erstellen Sie Volumen 3 mit denselben Parametern wie Volumen 2, indem Sie dieselbe Methode verwenden.
8. Klicken Sie auf die Arbeitsplatz Registerkarte in der oberen Menüleiste. Klicken Sie auf die Teilen Schaltfläche. Die Software hebt automatisch die beiden Flächen hervor, die sich unter den drei Volumina schneiden. Klicken Sie auf die Vollständig (Schaltfläche mit Häkchen) rechts
9. Klicken Sie auf die Gruppen Register im linken Bereich. Wählen Sie die anfängliche kreisförmige Fläche des ersten Volumens aus und klicken Sie dann Benannte Auswahl erstellen und definieren Sie es als das Einlass (in).
10. Wählen Sie die letzte kreisförmige Fläche des dritten Volumens aus, drücken Sie Strg + G, um eine Gruppe zu erstellen, und definieren Sie diese als Auslass (out).
11. Wählen Sie die äußeren zylindrischen Flächen der drei Volumen aus und definieren Sie sie als Wandgrenzen: wall1, wall2 und wall3.
12. Im Strukturbaum auf der linken Seite halten Sie die Strg-Taste gedrückt und wählen die drei Festkörper aus. Drücken Sie Strg + G, um eine Gruppe zu erstellen, und benennen Sie diese in Fluid um.
13. Verbinden Sie die generierte Geometrie mit der Masche Modul und doppelklicken Sie, um die Vernetzungssoftware zu öffnen. Klicken Sie im linken Baum auf Masche. Erweitern Sie im Bereich „Details“ unten links Größenbestimmung und einstellen Elementgröße bis 3
14. Rechtsklick Masche im Baum, Einfügen, Größe. Wählen Sie die Einlassfläche (in) als Geometrie aus und klicken Sie Anwenden. Stellen Sie den Elementgröße auf 0,6.
15. Rechtsklick Masche, Einfügen, Aufblasen. Geometrie: Wählen Sie alle drei Fluidbereiche aus und klicken Sie auf Anwenden. Grenze: Wählen Sie die als Wand definierten Außenwandflächen aus und klicken Sie dann auf Anwenden. Ändern Sie die Option zu Dicke der ersten Schicht. Erste Schichthöhe: 0,01 mm. Maximale Schichten: 15. Wachstumsrate: 1.25.
16. Rechtsklick Masche, Einfügen, Methode. Wählen Sie die drei Fluidbereiche aus und klicken Sie Anwenden. Wählen Sie im Dropdown-Menü „Methode“ aus Abtasten. Unter diesem Selektion, auswählen Manuelle Quelle. Wählen Sie die Einlassfläche (in) als Quellfläche aus und klicken Sie Anwenden.
17. Rechtsklick Masche im Baum und auswählen Mesh generieren. In dieser Studie wurde die Netzqualität streng kontrolliert. Das Minimum Orthogonale Qualität des generierten Netzes liegt über 0,90.

2. Bedienung der Simulationssoftware

1. Öffnen Sie die Auswertungssoftware. Gehen Sie zu der Datei Registerkarte und darunter Lesenauswählen Masche. Dann gehen Sie zu Gitter skalieren und einstellen Mesh wurde in mm erstellt.
2. In dem Einstellungen des Lösers, wählen Sie die Druckbasierte Lösungsmethode, wählen Sie Absolut für Geschwindigkeitsformulierungund ermöglichen die Vorübergehende Option für die Zeit.
   HINWEIS: Durch die Überlagerung der Schwingungsgleichung mit einem stationären Referenzfall und deren Implementierung über eine benutzerdefinierte Funktion kann das bewegte Koordinatensystem den schwingenden Zustand darstellen.
3. Klicken Sie Benutzerdefiniert, dann auswählen Funktionen. Laden Sie im Abschnitt „Interpretierte UDFs“ die kompilierte Oszillationsdatei.
   HINWEIS: Die resultierende Bewegung wird wie in Gleichung (1) dargestellt ausgedrückt. Es wurde eine statische Netzmethodik mithilfe eines bewegten Koordinatenrahmens übernommen und implementiert. Die grundlegenden physikalischen Vorgänge des Schwingens beruhen auf der Relativbewegung der Flüssigkeit gegenüber der Behälterbegrenzung. Die Anregung des Schwingens wird in den Impulsgleichungen als äquivalente dynamische Beschleunigungsquellterme dargestellt, wodurch eine vollständige Reproduktion der dynamischen Fluidkräfte auf einem stationären Netz ermöglicht wird.
         (1)
   In der Gleichung, Tc steht für die Schwingungsdauer, und X bezeichnet die durch Schaukeln erzeugte Verschiebung.
4. Setzen Sie Gravitationsbeschleunigung in der Y-Richtung zu −9,81 m/s². Unter Modelle, ermöglichen Energie und einschalten Energiegleichung.
5. Unter Modelle, ermöglichen Viskos und wählen Sie die Reynolds-Spannungsmodell (7 Gleichungen). In der Einstellungen des Reynolds-Spannungsmodellswählen Linearer Druck-Dehnungs-Zusammenhang. Für Behandlung nahe der Wand, auswählen Skalierbare Wandfunktionen.
6. In Phasen, einstellen Phase-1 (Primäre Phase) als Gas und Phase-2 (Sekundärphase) als flüssig. Unter Globale Optionen, ermöglichen Modellierung der Oberflächenspannungskraftund wählen Sie die Modell der kontinuierlichen Oberflächenkraft.
   HINWEIS: Es wurde ein äquivalenter Pseudo-Fluid-Ansatz verwendet, der auf temperatur- und druckabhängigen thermophysikalischen Eigenschaften basiert und in CFD-Untersuchungen von Mehrkomponentengemischen weit verbreitet ist. Bei fester anfänglicher Mischungszusammensetzung wurden die vom Zustand abhängigen thermophysikalischen Eigenschaften – einschließlich Dichte, dynamische Viskosität, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität und Sättigungscharakteristika – mithilfe der NIST-REFPROP-Datenbank über den gesamten Bereich der Betriebstemperaturen und -drücke berechnet und generiert. In der vorliegenden Studie behält das Gemisch während der gesamten Simulation eine homogene makroskopische Zusammensetzung bei. Die Verwendung von aus NIST-Daten abgeleiteten variablen Eigenschaften erfasst die nichtlinearen thermophysikalischen Charakteristika des Mehrkomponentenfluids genau und vermeidet gleichzeitig unnötigen Rechenaufwand.
7. Am Beispiel eines Ethan–Propan-Gemischs werden bei einer Dampfqualität von 0,56 und einem Druck von 3,2 MPa die Eigenschaften der flüssigen Phase definiert in Materialien wie folgt:
   1. Dichte: 393,06 kg/m³³
   2. Spezifische Wärmekapazität (Cp): 3866,4 J/(kg·K)
   3. Wärmeleitfähigkeit: 0,078798 W/(m·K)
   4. Viskosität: 5,4796 × 10⁻⁵ Pa·s
   5. Molekulargewicht: 37,115 kg/kmol
   6. Standardzustandsenthalpie: 0
   7. Referenztemperatur: 321 K
8. Unter Materialien definieren Sie die Eigenschaften der Gasphase wie folgt:
   1. Dichte: 67,49 kg/m³
   2. Spezifische Wärmekapazität (Cp): 3488,7 J/(kg·K)
   3. Wärmeleitfähigkeit: 0,03035 W/(m·K)
   4. Viskosität: 1,129 × 10⁻⁵ Pa·s
   5. Molekulargewicht: 34,756 kg/kmol
   6. Standardzustandsenthalpie: 0
   7. Referenztemperatur: 321 K
9. Setzen Sie Einlassrandbedingung wie Massenstrom-Einlass(Massenfluss 300 kg/(m²·s)), die Auslass wie Druckauslass(0 MPa) und das Wandrandbedingung wie Wärmestromdichte(-10340 W/m²).
10. Unter Methoden, wählen Sie die PISO-Algorithmus für Lösungsmethoden. Für Volumenanteilwählen Sie Geo-Rekonstruktion.
    HINWEIS: Obwohl die Volume-of-Fluid-Methode (VOF) weithin akzeptiert ist, um die makroskalige topologische Entwicklung freier Oberflächen bei Schwing- und thermischen Phasenwechselprozessen zu verfolgen, bestehen weiterhin inhärente Einschränkungen hinsichtlich der Genauigkeit bei der Erfassung der Phasengrenzfläche sowie bei der Auflösung mikroskaliger interfacialer Fluktuationen. Die VOF-Formulierung beruht grundlegend auf diskreten Zell-Phasenvolumenanteilen. Das hier verwendete Geo-Reconstruct-Verfahren reduziert numerische Diffusion erheblich; dennoch bleibt die Auflösung von untergitterbasierten Mikrotropfen, Sprühbildung oder mikroskaligen Grenzflächenstrukturen strikt durch die lokale Gitterverfeinerung begrenzt. Für die in dieser Untersuchung im Vordergrund stehenden makroskaligen Schwingdynamiken, die großskalige thermische Konvektion sowie die Gesetzmäßigkeiten des Stoffübergangs bei Phasenwechseln erreicht das vorliegende VOF-Modell mit etwa 1,42 Millionen Gitterelementen ein optimales Gleichgewicht zwischen topologischer Genauigkeit und Rechenkosten.
11. In Überwachungsgeräte, Einrichtung der Überwachung für:
    1. Druck am Einlass und Auslass des Prüfabschnitts.
    2. Temperatur am Einlass und Auslass.
    3. Wandtemperatur.
    4. Volumenanteil am Einlass und Auslass.
       HINWEIS: Das Konvergenzkriterium für das Energiereziprok ist auf 1 × 10⁻⁸, während die für die übrigen Parameter auf 1 × 10⁻ gesetzt sind⁴Wichtige globale Variablen, einschließlich der flächengewichteten mittleren Temperatur und des gesamten Druckabfalls über den Prüfabschnitt, wurden dynamisch überwacht. Die Berechnung wurde fortgesetzt, bis diese Variablen keine weiteren Schwankungen mehr zeigten, um sicherzustellen, dass das Strömungsfeld einen vollständig ausgebildeten und stabilen Zustand erreicht hatte.
12. Methode zur Standardinitialisierung auswählen, Berechnung aus allen Zonen durchführen. Nach der Initialisierung, in der Berechnung ausführen Panel, Set: Zeitschrittgröße: 1 × 10⁻⁴ s und Anzahl der Zeitschritte: 1 × 10⁶.

3. Nachbearbeitung und Konfiguration des Datenexports

1. Klicken Sie im Bereich Calculation Activities auf Autosave (Every Flow Time), um das Fenster Autosave zu öffnen. Legen Sie in den Autosave-Einstellungen unter Save Data File Every [s] den Wert 0,01 fest und wählen Sie Flow Time als Speicherintervalltyp. Wählen Sie für Save Associated Case Files Type die Option Only if Modified und klicken Sie anschließend auf OK.
2. Öffnen Sie das Fenster Contours über den Bereich Results. Aktivieren Sie in den Contours-Einstellungen die Optionen Filled, Node Values, Boundary Values, Global Range und Auto Range.
3. Wählen Sie Phases als contour-Typ und Volume Fraction als variable aus und legen Sie phase-1 als Zielphase fest. Klicken Sie abschließend auf Save/Display, um die Konturverteilung darzustellen.
   HINWEIS: Der Wärmeübergangskoeffizient wird berechnet als Wärmestromdichte an der Wand dividiert durch die treibende Temperaturdifferenz, ermittelt aus der Temperaturdifferenz zwischen Einlass und Auslass des Prüfabschnitts. Unter Schwappebedingungen wird der zeitlich gemittelte Wärmeübergangskoeffizient verwendet. Der Druckabfall wird durch Überwachung der Differenz zwischen Einlass- und Auslassdruck bestimmt, und der Gradient des reibungsbedingten Druckabfalls wird anschließend als Verhältnis dieses Druckabfalls zur Länge des Rohrsegments berechnet.
4. Importieren Sie die erhaltenen Daten, beispielsweise die Einlass- und Auslasstemperatur sowie Druckwerte, in Excel.
5. Ermitteln Sie die Temperaturdifferenz und Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass gemäß der Berechnungsmethode aus Abschnitt 3.3.

Ergebnisse

Mithilfe des validierten numerischen Modells wurde der eigentliche Verflüssigungsprozess simuliert, um systematisch die Variationen des Wärmeübergangskoeffizienten und des reibungsbedingten Druckabfalls bei unterschiedlichen Betriebsparametern zu untersuchen und dadurch eine theoretische Grundlage für die Auslegung und Optimierung von Wärmetauschern zu schaffen. Die wichtigsten Schlussfolgerungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: Bei der Kondensation einer reinen Flüssigkeit ist der Wärmeübergang hauptsächlich auf de...

Diskussion

Die dreigliedrige Konfiguration ist entscheidend für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit der Simulation, da sie voll ausgebildete Strömungsbedingungen stromaufwärts des Prüfabschnitts erzeugt und Rückströmung am Auslass unterdrückt, wodurch die Genauigkeit der vorhergesagten Ergebnisse optimiert wird. Diese Sichtweise spiegelte sich ebenfalls in früheren Studien zu horizontalen Rohren¹ wider. Während des Gittererzeugungsprozesses in dieser Studie sind die Höhe der ersten Maschenschicht, die Anz...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Fließend	ANSYS	2020r1	Simulationssoftware
SpaceClaim	ANSYS	2020r1	Modellierungssoftware