Advanced

Modeling & Simulation of a Cooling Tower with COMSOL Multiphysics

Lundberg, Matilda LU (2015) KET920 20151
Chemical Engineering
Abstract
The aim of this project is to create a model of a Cooling Tower setup using COMSOL Multiphysics. Experiments are performed on the setup in order to provide data of the behaviour. The model is fitted to the data by estimate the models parameters. The parameter estimation is performed with MATLAB by connecting the programs using LiveLink, COMSOL 5.0 with MATLAB. The heat transport coefficient,h_g, is estimated from Onda´s method but to be able to adjust the coefficient it is multiplied with the term,n_hg.The term,n_hg, is estimated to 30.6 and this results in that heat transport coefficient varies between 14.5-15.7 kW/m2°C.

The model assumes that interface temperature is the wet bulb temperature. In reality is this temperature higher... (More)
The aim of this project is to create a model of a Cooling Tower setup using COMSOL Multiphysics. Experiments are performed on the setup in order to provide data of the behaviour. The model is fitted to the data by estimate the models parameters. The parameter estimation is performed with MATLAB by connecting the programs using LiveLink, COMSOL 5.0 with MATLAB. The heat transport coefficient,h_g, is estimated from Onda´s method but to be able to adjust the coefficient it is multiplied with the term,n_hg.The term,n_hg, is estimated to 30.6 and this results in that heat transport coefficient varies between 14.5-15.7 kW/m2°C.

The model assumes that interface temperature is the wet bulb temperature. In reality is this temperature higher increases the humidity at the interface creating a greater gradient and therefore a bigger driving force. An increased driving force means that the heat transfer coefficient decrease. By adjusting the interface temperature the mass transfer coefficient can have a more correct value.

The simulation shows that the model has a more aggressive heat removal at lower liquid flow rates compared to the data. This could be a result of uneven distribution in the experiments while the model assumes prefect distribution. (Less)
Abstract (Swedish)
Syftet med detta projekt är att skapa en modell över en kyltornsuppställning med COMSOL Multiphysics. Experiment utförs på uppställningen för att ge uppgifter om dess beteende. Modellen anpassas mot data genom att uppskatta modellens parametrar. Parametern uppskattningen utförs med hjälp av MATLAB genom att ansluta programmen med LiveLink, COMSOL 5.0 med MATLAB. Värmetransportkoefficienten, hg, beräknas från Onda's metod. För att kunna justera värmetransportkoefficienten multipliceras denna med termen nhg som sedan uppskattas. När termen nhg är 30,6 är modellen bäst anpassad efter data punkterna. Detta resulterar i att värmetransportkoefficienten som används varierar mellan 14,5-15,7 kW/m2°C.

Modellen förutsätter att yttemperaturen... (More)
Syftet med detta projekt är att skapa en modell över en kyltornsuppställning med COMSOL Multiphysics. Experiment utförs på uppställningen för att ge uppgifter om dess beteende. Modellen anpassas mot data genom att uppskatta modellens parametrar. Parametern uppskattningen utförs med hjälp av MATLAB genom att ansluta programmen med LiveLink, COMSOL 5.0 med MATLAB. Värmetransportkoefficienten, hg, beräknas från Onda's metod. För att kunna justera värmetransportkoefficienten multipliceras denna med termen nhg som sedan uppskattas. När termen nhg är 30,6 är modellen bäst anpassad efter data punkterna. Detta resulterar i att värmetransportkoefficienten som används varierar mellan 14,5-15,7 kW/m2°C.

Modellen förutsätter att yttemperaturen mellan faserna är den våta termometerns temperatur. I verkligheten är denna temperatur högre vilket betyder att fuktigheten vid gränsytan är större vilket genererar en större drivkraft. Då drivkraften ökar innebär detta att värmeöverföringskoefficienten minskar. Genom att justera gränssnittstemperaturen massöverföringskoefficienten kan ha ett mer korrekt värde.

Simuleringen visar att modellen har en mer aggressiv värmeavledning vid lägre vätskeflödeshastigheter jämfört med uppgifterna. Detta kan vara ett resultat av ojämn vätskefördelning i experimenten och detta gör att den skiljer sig från modellen där fördelningen antas vara perfekt. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
I detta examensarbete görs en modell över ett kyltorn. Det jämförs med värden som fås experimentellt från en kyltornuppställning och anpassas sedan för att efterlikna denna. Hastigheten vilket vattnet avdunstar och dess temperatur förändras justeras genom att skruva på en parameter.
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Lundberg, Matilda LU
supervisor
organization
alternative title
Modeling and simulation of a cooling tower with COMSOL Multiphysics
course
KET920 20151
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
kemiteknik, chemical engineering, model, cooling tower
language
English
id
5471057
date added to LUP
2015-06-12 11:35:56
date last changed
2015-06-12 11:39:38
@misc{5471057,
  abstract     = {The aim of this project is to create a model of a Cooling Tower setup using COMSOL Multiphysics. Experiments are performed on the setup in order to provide data of the behaviour. The model is fitted to the data by estimate the models parameters. The parameter estimation is performed with MATLAB by connecting the programs using LiveLink, COMSOL 5.0 with MATLAB. The heat transport coefficient,h_g, is estimated from Onda´s method but to be able to adjust the coefficient it is multiplied with the term,n_hg.The term,n_hg, is estimated to 30.6 and this results in that heat transport coefficient varies between 14.5-15.7 kW/m2°C.

The model assumes that interface temperature is the wet bulb temperature. In reality is this temperature higher increases the humidity at the interface creating a greater gradient and therefore a bigger driving force. An increased driving force means that the heat transfer coefficient decrease. By adjusting the interface temperature the mass transfer coefficient can have a more correct value.

The simulation shows that the model has a more aggressive heat removal at lower liquid flow rates compared to the data. This could be a result of uneven distribution in the experiments while the model assumes prefect distribution.},
  author       = {Lundberg, Matilda},
  keyword      = {kemiteknik,chemical engineering,model,cooling tower},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Modeling & Simulation of a Cooling Tower with COMSOL Multiphysics},
  year         = {2015},
}