title: Σύγκριση και προσομοίωση της μετάδοσης θερμότητας μεταξύ εναλλακτών θερμότητας λείας και μη λείας επιφάνειας
title: Comparison and simulation of heat transfer between smooth and non-smooth surface of heat exchangers
Creators: name: Μπαλης Δημητριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2025

description: Η διπλωματική εργασία εστιάζει στη σύγκριση της θερμικής απόδοσης και της πτώσης πίεσης μεταξύ ενός εναλλάκτη θερμότητας με αυλακώσεις και ενός λείου εναλλάκτη, χρησιμοποιώντας ως βασικές παραμέτρους τον αριθμό Nusselt και την πτώση πίεσης. Οι αυλακώσεις θεωρείται ότι ενισχύουν τη μεταφορά θερμότητας, αυξάνοντας την ανάμειξη του ρευστού και προκαλώντας τυρβώδεις ροές, οι οποίες βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα της θερμικής συναγωγής. Ωστόσο, αυτή η ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας συνοδεύεται συνήθως από μεγαλύτερη πτώση πίεσης, κάτι που μπορεί να επηρεάσει την ενεργειακή απόδοση του συστήματος.
Η μελέτη πραγματοποιείται με τη χρήση υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD) μέσω του λογισμικού Ansys, το οποίο επιτρέπει την προσομοίωση των ροών ρευστών και της μεταφοράς θερμότητας σε σύνθετες γεωμετρίες. Στην ανάλυση αυτή, εξετάζεται πώς η γεωμετρία των αυλακώσεων επηρεάζει την κατανομή της θερμοκρασίας, την ταχύτητα ροής και την πίεση στο εσωτερικό των εναλλακτών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι, ενώ οι εναλλάκτες με αυλακώσεις προσφέρουν καλύτερη θερμική απόδοση, αυτό επιτυγχάνεται με το κόστος της υψηλότερης πτώσης πίεσης, γεγονός που μπορεί να απαιτεί μεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση για την κίνηση του ρευστού.
Τελικός στόχος της εργασίας είναι να προσδιοριστεί ποιος τύπος εναλλάκτη είναι πιο αποδοτικός σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, ώστε να ενσωματωθούν βελτιστοποιημένα συστήματα μεταφοράς θερμότητας σε βιομηχανικές και ενεργειακές εφαρμογές, λαμβάνοντας υπόψη την ισορροπία μεταξύ αποδοτικότητας και ενεργειακού κόστους.

description: The thesis focuses on comparing the thermal performance and pressure drop between a grooved heat exchanger and a smooth one, using the Nusselt number and pressure drop as key parameters. Grooves are believed to enhance heat transfer by increasing fluid mixing and creating turbulent flows, which improve the efficiency of thermal convection. However, this enhancement in heat transfer is typically accompanied by a higher pressure drop, which can impact the overall energy efficiency of the system.
The study is conducted using computational fluid dynamics (CFD) via the Ansys software, allowing for the simulation of fluid flows and heat transfer in complex geometries. The analysis examines how the grooved geometry affects the distribution of temperature, flow velocity, and pressure within the heat exchangers. The results indicate that while grooved heat exchangers provide better thermal performance, this comes at the cost of increased pressure drop, which may require more energy to maintain fluid flow.
The ultimate goal of the thesis is to determine which type of heat exchanger is more efficient under different operating conditions, providing insights for the optimization of heat transfer systems in industrial and energy applications. The balance between thermal efficiency and energy consumption is a critical factor in determining the best design for various practical uses.