Christoph Gross

• Diese Masterarbeit untersucht das Wärmeübertragungsverhalten mithilfe einer sogenannten Computational Fluid Dynamics-Simulation (CFD-Simulation), in einem Rohrbündel-Wärmeübertrager. Dieser Apparatetyp wird sehr häufig im industriellen Anlagenbau eingesetzt. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, ein Modell für die thermofluiddynamische Simulation des Rohrbündel- Wärmeübertragers zu entwickeln und hinsichtlich der Strömungs- und Temperaturverläufe zu untersuchen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Entwicklung weiter optimierter Simulationsmodelle und Geometrien verwendet. Diese Simulationsmodelle werden ebenfalls in Bezug auf die Strömungs- und Temperaturverläufe untersucht einem dem Vorgabemodell verglichen. Die Umsetzung dieser Masterarbeit verlangt die Anwendung der unterschiedlichen Wärmeübertragungsarten und Überlegungen aus der Strömungslehre. Für die numerische Strömungssimulation des Modells sind die Grundlagen der numerischen Strömungsberechnung anzuwenden. Ein vereinfachtes Simulationsmodell wird entwickelt, um die Strömungs- und Temperaturverläufe bei konstanten Betriebsbedingungen zu zeigen. Die Optimierung der Geometrie kann die Leistungsfähigkeit erhöhen. Die Anwendung von numerischen Strömungsberechnungen geben Aufschluss über das Verhalten von Strömung und Temperatur und erlauben belastbare Aussagen über die Auslegung und Optimierung von Rohrbündel-Wärmeübertragern.
• This master’s thesis deals with a numerical flow simulation, also known as Computational Fluid Dynamics–Simulation (CFD-Simulation) of a shell and tube heat exchanger, which is one of the most frequently used devices in industrial facilities. The main aim of this paper is to generate a simulation model of the heat exchanger and to analyse its flow and temperature processes. The insights gained from this thermal simulation constitute the foundation for optimizing the simulation model and the heat exchanger’s geometry. The outcome of the optimized model simulation is compared to and validated with the results from the basic model. The fundamentals of the application of different types of heat transfer and the principles of fluid mechanics form the basis of this work. Moreover, the theory of numerical flow calculation is the foundation for the CFD-Simulation. For the demonstration of flow and temperature characteristics, it is necessary to develop a simplified simulation model. The performance of the shell and tube heat exchanger can be improved by optimizing the geometry. The application of numerical flow simulations provides information about the flow and temperature conditions, and allows reliable conclusions about designing and optimizing shell and tube heat exchangers to be drawn.