Ohjekirja SolidWorks-ohjelmiston Flow Simulation -lisäosan soveltamiseen

Abstract

Työssä esiteltävä ohjekirja auttaa käyttäjää suunnittelemaan lämmönsiirtimen SolidWorks-ohjelman lisäosan avulla. Ohjekirjassa mallinnetaan tutkittava tapaus ja asetetaan lämmönsiirtimen virtaukselle reunaehdot. Ohjekirjan esimerkkitapaukselle lasketaan tarvittavat alkuarvot ja asetetaan reunaehdot. Laskentaverkon luomiseen ja sen riittävän tiheyden määrittämiseen ohjekirja opastaa kohta kohdalta. Laskennan jälkeen esimerkkitapaukselle saadaan tulokset ja niiden avulla luodaan visuaaliset väriskaalatut kuvat ja numeeriset tulokset. Ohjekirja sisältää myös lisähuomautuksia ongelmatilanteiden, kuten joidenkin mahdollisten virheilmoituksen ratkaisemiseen. Ohjekirjan esimerkkitapauksena on ristivirtalämmönsiirtimen lämmönsiirtotehon laskeminen. Ohjekirjassa sovelletaan lisäosaa ristivirtalämmönsiirtimeen, jossa on kymmenen 15mm halkaisijaltaan olevaa putkea ristikkäin aseteltuna poikkisuuntaan virtausta kohden. Putkissa virtaa 100-asteista vettä. Oletuksena on, että putkien pinnoilla lämpötila on vakio 100 astetta. Ristivirtalämmönsiirtimen lämmönsiirtolaskelmien tulokseksi saadaan, että putkipaketin lämmönsiirtoteho on 560W. Tällöin lämmönsiirtimessä lämmitettävä 293 K ilma lämpeni 96 astetta lämmönsiirtimen läpi virratessaan. Työssä tarkistettiin SolidWorksilla lasketut lämmönsiirtimen tulokset vertailemalla laskennalla saatuja tuloksia kahdella muulla laskentatavalla saatuihin tuloksiin. Nämä kaksi vertailumenetelmää olivat laskenta ASNYS-Fluent laskentaohjelmiston avulla sekä laskenta käsin.

This work manual helps the user to design a heat exchanger in the SolidWorks add-in. The manual describes the case to be simulated and the boundary conditions to be set for the heat exchanger. In the example case of the manual an add-in is used to create and analyze crossflow heat exchanger. In the manual, the user is instructed to calculate the initial values required for the calculations. The manual guides the user step by step to make a calculation mesh for the case and define an adequate density of the mesh. After calculations are done results of the case are received. The manual guides the user to use these results to create color scaled images and numerical results of the case. Manual also includes some help for solving possible errors. The heat exchanger of the case consists of ten tubes. Diameter of the tubes is 15 mm. Tubes are laid staggered and arranged crosswise to the flow. Water of 100 degrees flows through the tubes. Assumption is that the surface temperature of the tubes is constant and same as the temperature of the fluid inside the tubes. The result of the calculation was that the heat transfer of the tube bank is 560 W. The inlet air flow of 293 K was heated by 96 degrees inside the heat exchanger. The result of the calculation with SolidWorks were confirmed by replicating the heat exchanger calculations with two different methods. These two methods used in the confirmation were calculating the case with ANSYS-fluent software and calculating the case manually.