| dc.description.abstract | Formålet med denne oppgaven var å utarbeide en komplett beregningsmodell for beregning av termisk- og hydraulisk ytelse til en ny type varmeveksler kalt Rack Cooler. Denne typen varmeveksler blir brukt til kjøling i marine fartøy og er utviklet av Sperre Coolers AS. Varmevekslerne består av en til seks rørpakker nedsenket i en strømningskanal, der sjøvann strømmer som kjølemedium. Sjøvannet kan passere alle rørpakkene ett, tre eller fem pass og det kan strømme ulike væskestrømmer inni i hver av rørpakkene.
Et litteraturstudie der det ble kartlagt egnede beregningsmetoder og -verktøy for beregning av termisk- og hydraulisk ytelse for denne typen varmevekslere ble gjennomført. Rack Cooler konfigurasjonen ble delt opp i mindre krysstrøms-enheter, slik at de komplekse termiske- og hydrauliske profilene kan bli beregnet. Varmeovergangen i hver av disse delvarmevekslerne ble beregnet ved hjelp av epsilon-NTU-metoden. Til evaluering av konveksjonskoeffisienter, delvarmeveksler-effektiviteter og hydrauliske motstander ble det benyttet korrelasjoner som er utarbeidet for rørstrømning, strømning over rørbunter og for rørsats-varmevekslere. Modellen som kobler sammen alle delvarmevekslerne ble implementert i Matlab. Oppdelingen av konfigurasjonen i mindre krysstrøms-enheter gir programmet en fleksibilitet til å kunne beregne den termiske- og hydrauliske ytelsen til alle Rack Coolere, uavhengig av antall rørpakker, sjøvannspass og rørfluidstrømmer.
Simuleringer av Rack Coolere i programmet Pro II, samt beregninger utført ved bruk av en forenklet modell, verifiserte i stor grad den termiske delen av beregningsprogrammet for ett gitt strømningsmønster. De beregnede strømningsmønstrene til sjøvannet er det derimot knyttet større usikkerhet til. Sjøvannet kan ta ulike ruter gjennom varmevekslerne, analogt til mantelstrømningen i rørsatsvarmevekslere. Alle sjøvannsrutene er inkludert i beregningsprogrammet og det ble utført manuelle kontroller av ligningssystemet som ble satt opp for beregning av trykktapet og fordelingen av sjøvannet. For det enkleste strømningsmønsteret, uten lekkasjestrømmer, ble trykktapene også verifisert mot den forenklede modellen. På bakgrunn av disse kontrollene, samt egne vurderinger, ble det konkludert med at trykktapet er i riktig størrelsesorden. For at den hydrauliske ytelsen skal bli verifisert fullstendig, kreves det måledata fra eksisterende installasjoner eller test-varmevekslere. Dette var ikke tilgjengelig under dette arbeidet, og er derfor, sammen med annet, anbefalt som en del av videre studier.
Det ble også utført beregninger for tre eksempel-varmevekslere, og et parameterstuide på en av disse. Resultatene fra disse beregningene bekrefter at den hydrauliske ytelsen til Rack Coolere er best for en sjøvannspassering, men viser noe overraskende at denne løsningen i mange tilfeller også gir best termisk ytelse. I et industrielt perspektiv vil det derfor være viktig å verifisere dette mot måledata. | nb_NO |
