CFD analýza tepelného zatížení trubkovnice

Abstract

Táto diplomová práca sa zaoberá problematikou viacfázového prúdenia v parnom generátore ako jednou z možných príčin praskania zvarov trubiek a trubkovnice. V úvode práce je spracovaná rešerš popisujúca var a jav dvojfázového prúdenia v technickým aplikáciách, jeho charakteristiky a vlastnosti. Ďalej je spracovaný prehľad dostupných výpočtových viacfázových modelov v programe ANSYS Fluent 2021 R1 a rešerš doposiaľ publikovaných prác zameraných na dvojfázové prúdenie s prítomnosťou varu. Nasleduje popis predmetného kotla, ktorý je súčasťou prevádzky na výrobu kyseliny dusičnej v chemickom podniku DUSLO, a.s., jeho prevádzkových podmienok a detailnejší popis problému riešeného v rámci tejto diplomovej práce. V ďalšej časti práce je popis výpočtového modelu, vrátane popisu geometrie modelu a použitých zjednodušení, výpočtovej siete a okrajových podmienok. Nasleduje popis nastavenia steady state a tranzientných CFD simulácií v programe ANSYS Fluent 2021 R1. Na záver sú uvedené výsledky výpočtu dvojfázového prúdenia, ktoré sú následne diskutované v závereThis diploma thesis focuses on the phenomena of multiphase flow in a steam generator as a one of probable causes of tubes and tubesheet weld cracking. In the first part of the work, a research was carried out focusing on the boiling and the phenomenon of two-phase flow in technical applications, its characteristics and properties. The thesis continuous with an overview of available numerical multiphase models in the ANSYS Fluent 2021 R1 and a research of previously published works focused on two-phase flow with the presence of boiling. The research is followed by a description of the particular boiler, which is part of the nitric acid production plant in the chemical company DUSLO, a.s., its operating conditions and a more detailed description of the issue that is being addressed in this thesis. The second part of the work continuous with a description of the computational model, including a description of the geometry of the model and used simplifications, the computational mesh and the description of boundary conditions. Important part is the description of calculation setting of steady-state and transient CFD simulations in ANSYS Fluent. Finally, the results of the two-phase flow calculation are presented and then discussed in the conclusions.