Vliv velikosti teplosměnné plochy na var

The Size Effect of Heat-Transfer Surfaces on Boiling

journal article in Web of Science

en

A sprinkled tube bundle is frequently used in technology processes where an increase or decrease of a liquid temperature in a very low-pressure environment is required. Phase transitions of the liquid very often occur at low temperatures at pressures ranging in the thousands of pascals, which enhances the heat transfer. This paper focuses on the issue of a heat-transfer coefficient that is experimentally examined at the surface of a tube bundle. The tube is located in a low-pressure chamber where the vacuum is generated using an exhauster via an ejector. The tube consists of smooth copper tubes of 12 mm diameter placed horizontally one above another. Heating water flows in the bundle from the bottom towards the top at an average input temperature of approximately 40 °C and an average flow rate of approximately 7.2 L/min. A falling film liquid at an initial temperature of approximately 15 °C at an initial tested pressure of approximately 97 kPa (atmospheric pressure) is sprinkled onto the tubes’ surface. Afterwards, the pressure in the chamber is gradually decreased. When reaching the minimum pressure of approximately 3 kPa (abs) the water partially evaporates at the lower part of the bundle. Consequently, the influence of the falling film liquid temperature increase is tested. This gradually leads to the boiling of water in a significant part of the bundle and the residual cooling liquid that drops back to the bottom of the vessel is almost not heated anymore. In this paper we present the influences of the size of the heat-transfer surfaces.

Skrápěný trubkový svazek je často používán v technologických procesů, kde je požadováno zvýšení nebo snížení teploty kapalin v prostředí velmi nízkého tlaku. Fázové přechody tekutiny velmi často vyskytují při nízkých teplotách, při tlaku v rozmezí v tisících Pascaly, což zvyšuje přenos tepla. Tato práce se zaměřuje na problematiku součinitele přestupu tepla, která je experimentálně zkoumány na povrchu trubkového svazku. Trubka se nachází v nízkotlaké komoře, kde je vakuum vytvořené pomocí ejektoru napojeného na vývěvu. Trutbkový svazek se skládá z hladkých měděných trubek o průměru 12 mm, umístěných ve vodorovném směru nad sebou. Topná voda teče ve svazku od spodu směrem nahoru při průměrné vstupní teplotě cca. 40 °C a průměrný průtok cca. 7,2 litrů za minutu. S klesající vrstvou kapaliny při počáteční teplotě cca. 15 °C za počátečního tlaku testovaných cca. 97 kPa (atmosférický tlak) je pokropil na povrch trubek. Poté tlak v komoře se postupně snižuje. Při dosažení minimální tlak cca. 3 kPa (abs) voda částečně odpařuje ve spodní části svazku. V důsledku toho se zkouší vliv klesající vrstvou zvýšení teploty kapaliny. To postupně vede k varu vody na značné části svazku a zbytkové chladicí kapaliny, která klesá zpět do spodní části nádoby není téměř ohřívána. V tomto článku jsou prezentovány ovlivňuje velikost teplosměnných ploch.

A sprinkled tube bundle is frequently used in technology processes where an increase or decrease of a liquid temperature in a very low-pressure environment is required. Phase transitions of the liquid very often occur at low temperatures at pressures ranging in the thousands of pascals, which enhances the heat transfer. This paper focuses on the issue of a heat-transfer coefficient that is experimentally examined at the surface of a tube bundle. The tube is located in a low-pressure chamber where the vacuum is generated using an exhauster via an ejector. The tube consists of smooth copper tubes of 12 mm diameter placed horizontally one above another. Heating water flows in the bundle from the bottom towards the top at an average input temperature of approximately 40 °C and an average flow rate of approximately 7.2 L/min. A falling film liquid at an initial temperature of approximately 15 °C at an initial tested pressure of approximately 97 kPa (atmospheric pressure) is sprinkled onto the tubes’ surface. Afterwards, the pressure in the chamber is gradually decreased. When reaching the minimum pressure of approximately 3 kPa (abs) the water partially evaporates at the lower part of the bundle. Consequently, the influence of the falling film liquid temperature increase is tested. This gradually leads to the boiling of water in a significant part of the bundle and the residual cooling liquid that drops back to the bottom of the vessel is almost not heated anymore. In this paper we present the influences of the size of the heat-transfer surfaces.

skrápěný výměník, voda, podtlak, přenos tepla

sprinkled tube bundle, water, under pressure, heat transfer

12.12.2016

Inštitut za kovinske materiale in technologije Ljubljana

Ljubljana

1580-2949

50

6

939–944

6