This thesis solves a design of a grate boiler burning wood chips or brown coal with a heat output of 160 MW. Stoichiometry flue gas is calculated according to the specified composition of each fuel. The dimensions of the individual heating surfaces are primarily calculated for burning wood chips and subsequently checked for the combustion of brown coal. Design of the boiler is completed by checking the overall heat output. Boiler design is accompanied by drawing documentation.

The aim of the master’s thesis is thermal calculation and dimensional design of boiler of 235 t/h which burns brown coal. The work is divided into several parts. In the first part, stoichiometric calculation and the calculations enthalpy of flue gases and air are performed. After calculating the heat balance and loss of the boiler, the boiler efficiency is counted. In the next part, thermal calculation of combustion chamber is calculated. Subsequently, design of the individual heating surfaces is proposed. Finally, the overall heat balance of the boiler is inspected. The calculation is supplemented by drawing of the boiler.

This thesis is focused on design of black coal combustion boiler of 160t/h output. It consists of several parts. First, stechiometric calculations and enthalpy of air and gas are made, then heat balance of boiler and the boiler losses are calculated, and also thermal efficiency is determined. In next step, the combustion chamber is designed and its thermal calculation is made. Then, each of heating surfaces are designed, and in the last step overall energy balance of the boiler is checked. The scheme of pressure system and design documentation added.

The thesis deals with the design of the boiler to combustion of mixed communal waste. The introductory chapters present introduction of the problem, short explanation about fuel of the boiler and speciality of the boiler to combustion of mixed communal waste. The main part is the heat calculation of the boiler, which consists of stoichiometry of the combustion, heat losses, then disposition of heat performances to individual exchange surfaces. In the end is summary of calculation and knowledge consequent of the calculation.

The master thesis deals with hydraulic characteristics of once-through boilers and describes the problems which may arise during the flow of water through the evaporator. Especially the formation of aperiodic instability of the evaporator and hydraulic uniformity amongst every steam generating tube. The thesis describes parameters, which cause these problems, and solutions how to deal with them. The calculation has been done for evaporator of the boiler called K2 located in power station in Chvaletice.

Die Erfindung der Kältemaschine macht es möglich, dass heute zu beliebiger Zeit Kälte in benötigter Menge und gewünschter Temperatur erzeugt werden kann. Aber für die Kälteerzeugung braucht man Antriebsenergie. Das Ziel dieser Doktorarbeit besteht darin, mit einer intelligenten Kombination von thermostatischem Expansionsventil (TEV) und innerem Wärmeübertrager (IWÜ) den Energieverbrauch von Kälteanlagen deutlich zu verringern, ohne dass dies zu einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit oder wesentlichen Mehrkosten führt. Bis heute gelten die beiden bekannten Komponenten TEV und IWÜ als inkompatibel miteinander, weil die einfache Aneinanderreihung zu einem instabilen Regelverhalten führt. Nach detaillierter Analyse der Ursachen dieser Instabilität wird die Hypothese aufgestellt, dass durch eine absichtliche „Verschlechterung“ des IWÜ ein stabiler Arbeitsbereich gefunden werden kann. Bei dieser „Verschlechterung“ kann es sich z. B. um den Bypass eines Teils des Hochdruckstromes oder um eine Gleichstromanordnung der Ströme im Wärmeübertrager handeln. Diese Hypothese wurde primär durch Experimente, aber zusätzlich auch durch Simulationsrechnungen bestätigt. Dafür wurde ein Versuchsstand aufgebaut, mit welchem verschiedene Konfigurationen und Regelstrategien getestet wurden. Es wurde eine deutliche Verringerung des Energieverbrauchs gegenüber herkömmlichen Anordnungen erreicht.

Den här rapporten handlar om en ändring i livsmedelsföretaget Freezing Food Småland Öland AB:s avfrostningsrutin för deras förångare i frysrummet. Ändringen gick ut på att avfrostningstiden och maxtemperaturen sänktes samt att tiden mellan avfrostningarna nu sker varannan i stället för varje natt. Syftet var att undersöka om ändringen av rutinen hade bidragit till en minskad energiförbrukning i förhållande till innan ändringen gjordes genom att också granska andra faktorer än själva avfrostningen som kunde tänkas påverka energiförbrukningen. Metoden gick ut på att insamla och analysera stora datamängder tillhandahållna av företaget för att sedan reducera dem till hanterbara siffror. Även data för lokala utomhustemperaturer samlades in. Med hjälp av detta beräknades medelvärden för en given tidsperiod för energiförbrukning, lagerhållning och utomhustemperatur. Resultatet visade en sänkning av energiförbrukningen, hur stor andel som berodde på avfrostningens ändrade rutiner lämnade undersökningen obesvarat. Utomhustemperaturen bör ha minskat effektbehovet, samtidigt bör lagerhållningen ökat den. Slutsatsen blev att mer tid behövde passera och en ny undersökning behöver framställas efter att avfrostningsrutinen ändrades för att möjliggöra en säkrare bedömning. / This report is about a change in the food company Freezing Food Småland Öland AB’s defrosting routine for their evaporators in the freezer warehouse. The change was that the defrosting time and maximum temperature were reduced and that the time between defrostings now takes place every other night instead of every night. The aim was to examine whether the change in the routine had contributed to a reduction in energy consumption compared to before the change was made by also examining factors other than defrosting itself that might affect energy consumption. The method was to collect and analyze large amounts of data provided by the company and then reduce them to manageable figures. Data for local outdoor temperatures were also collected. This calculated averages for a given time period for energy consumption, warehousing and outdoor temperature. The results showed a decrease in energy consumption, the proportion due to the change in defrosting procedures left the investigation unanswered. The outdoor temperature should have reduced the power requirement, at the same time the storage should have increased it. It was concluded that more time needed to pass,and a new study needed to be produced after the defrosting routine was changed to allow for a safer assessment.

Avec l’avènement des véhicules hybrides rechargeables, voire tout électrique et la nécessité d’une augmentation de l’autonomie et de l’énergie volumique des batteries de traction, leur refroidissement au cours du roulage devient nécessaire pour garantir leur fiabilité et leur durabilité. Pour ces véhicules, le système de production de froid peut avoir à alimenter deux évaporateurs pour la climatisation de l’habitacle (Climatisation au rang 1 et rang 2) ainsi qu’un refroidisseur de liquide pour le refroidissement de la batterie de traction. Ce type de système de réfrigération multi-évaporateur présente un certain nombre de verrous technologiques qu’il convient de lever liés au dimensionnement des éléments dans un contexte de réduction de la charge en fluide frigorigène et au contrôle - commande de tels systèmes. Dans les systèmes de climatisation multi-évaporateurs, la pression d’évaporation est sensiblement égale dans chaque évaporateur de telle manière que leur fonctionnement est couplé dynamiquement. Cependant, la demande en puissance frigorifique et les consignes de température de l’air soufflée et de l’eau peuvent varier d’un évaporateur à l’autre. Le détendeur devient alors un composant clé et son fonctionnement doit être étudié. Pour ces raisons, un banc d’essais expérimental a été créé pour étudier ce type de climatisation multi-évaporateurs en régime stabilisé et en régime transitoire. Des détendeurs thermostatique et électronique ont été montés en parallèle sur chaque évaporateur afin de pouvoir étudier leur impact sur le système. Une fois les différents bilans réalisés, les résultats expérimentaux sont exploités pour caractériser l’ensemble des composants avec le nouveau fluide frigorigène R-1234yf. Les phénomènes de mauvaise distribution du fluide frigorigène dans l’évaporateur ainsi que de l’évaporateur endormi sont également étudiés. Dans un second temps, à partir des résultats expérimentaux, un modèle numérique et dynamique du climatiseur a été réalisé avec le logiciel LMS Imagine Lab Amesim® 1D. Après avoir validé indépendamment chacun des composants, le système est validé sur une série de points de fonctionnement en régime stationnaire. Le modèle est ensuite exploité afin d’étudier diverses lois de contrôle permettant l’optimisation du fonctionnement. / With the arrival of plug-in hybrid and fully electrified vehicles, the air-conditioning system has to be reconsidered. Battery cooling management system and high level of comfort for passengers make the single evaporator air-conditioning system a multi-evaporator one. In a multi-evaporator air-conditioning system, evaporating pressures are equal in each evaporator so that evaporators are coupled dynamically. However, the demand in cooling capacity and temperature target can vary from each other. For an operating point with a first evaporator working at high load and a second at low partial load, thermal interaction can occur from the superheated refrigerant coming from a first evaporator to the outlet of a second evaporator. This phenomenon makes the second evaporator sleeping since its expansion valve bulb misreads the superheat and closes. Furthermore, sleeping evaporator looks like an extreme case of refrigerant maldistribution in the evaporator. Refrigerant maldistribution is then investigated to show some drawbacks and advantages multi-evaporator air-conditioning systems (MEAC) have to face or can benefit by comparing two types of expansion valve: thermostatic and electronic ones. In this paper, sleeping evaporator and refrigerant maldistribution phenomena are experimentally investigated in order to propose in the future a robust control of an automotive MEAC. A test bench was built to compare two types of expansion valves (thermostatic/electronic) and study their behaviours in steady and transient state to tackle sleeping evaporators and benefit from refrigerant maldistribution. An automotive multi-evaporator air conditioning system, which is composed of two evaporators and a secondary fluid cooler, was modeled using the LMS Imagine.Lab Amesim® 1D software. The present study focuses on understanding the dynamic coupling of the several loop components such as the three evaporators having different cooling capacities. This kind of multi-evaporator air-conditioning system has a number of technological barriers that must be overcome. Understanding the behavior of their respective expansion devices and the choice of these latter is also essential to control properly the transient phase and ensure an optimal operation of the air-conditioning system. In order to study the behavior of the loop, step disturbances were simulated on an operating point at medium and high load. The impact of these disturbances on the stability of the supplied cooled air temperature is analyzed for two types of expansion valve. Initial results show that the thermostatic expansion valves can cause instabilities. Furthermore, the electronic expansion valves have to be regulated with an advanced control in order to use their full potential and to try to achieve desired results.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet FUI THERMOFLUIDE-RT impliquant des Grands Groupes (Zodiac DS, Safran Hispano, MBDA), des PME (Atmostat, ADR, ControlSys) et cinq laboratoires (CRIStAL, LML Arts et Métiers Paris Tech, LEGI Grenoble, LMT ENS Cachan, CEA-Liten Grenoble). Le but est d’étudier un nouveau système de refroidissement de l’électronique. La technologie retenue est celle d’une boucle fluide diphasique à pompage mécanique (BFDPM). La thèse traite la modélisation dynamique et la validation expérimentale des composants de la boucle. Ceci permet de prévoir l’efficacité du système à partir de ses paramètres d’entrée, d’analyser les problèmes de régimes transitoires, et de proposer un outil de dimensionnement. La méthodologie bond graph est retenue à cause du caractère multi-physique des composants. D’abord, la problématique de base et le contexte sont présentés. Ceci permet d’introduire la solution retenue, celle des BFDPM. Les objectifs de la thèse sont décrits. Ensuite, une description du banc expérimental développé au cours de cette thèse est proposée. Les trois chapitres suivant sont consacrés à l’étude théorique et expérimentale des équipements de la boucle. Chacun de ces chapitres commence par l’état de l’art sur les travaux de modélisation et les corrélations des coefficients d’échange et des pertes de charge. Une seconde partie décrit les phénomènes et les équations. Une troisième partie est réservée à la validation des modèles. Un dernier chapitre récapitule les travaux de couplage des modèles dynamiques validés séparément. En conclusion, un récapitulatif des contributions est effectué. Des perspectives à court et moyen terme sont proposées / This thesis is part of the collaborative project FUI THERMOFLUIDE-RT involving major groups (Zodiac DS, Safran Hispano, and MBDA), SMEs (Atmostat Alcen, ADR, AER, ControlSys) and five laboratories (CRIStAL Ecole Centrale de Lille, LML Arts et Métiers Paris Tech, LEGI Grenoble, LMT ENS Cachan, CEA-Liten Grenoble). The main purpose is to study a new electronic cooling system. The technology chosen consists of a two-phase fluid loop mechanically pumped (TPLMP). The thesis deals with the dynamic modeling and experimental validation of the cooling components. The developed dynamic model allows to predict the efficiency of the cooling loop, to conduct the study of transitional regimes, and provides an original tool dedicated to design the loop components. The bond graph methodology is adopted because of the multi physics character of the studied components. First, the basic issues and the industrial context are presented. This allows to introduce the chosen solution (TPLMP). The objectives of the thesis are described. Then, a description of the rig test is proposed. The following three chapters are devoted to a theoretical and experimental study of the loop equipment. Each chapter begins with a state of the art on modeling and correlations of the heat exchange coefficients and losses. A second part of the chapter describes phenomena and equations. A third part is dedicated to the experimental validation. A final chapter presents the coupling works of dynamic models validated separately. Finally, a summary of all contributions is made. Prospects for future developments in short and medium term are proposed.

Modeling of heat transfer using Dymola. In this report a evaporator, economizer and superheater where modeled. The report describes how the models where modeled and what input was most suitable for a accurate model.