HEAT TRANSFER IN COIL HEAT EXCHANGERS WITH VARYING GEOMETRIC CHARACTERISTICS
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2021.257272Keywords:
coil heat exchanger, partially twisted flow, convective heat transfer in annular channels, geometric characteristics of coil heat exchangersAbstract
Coil-type heat exchangers are widely used in power industry and medical and electronic technology due to the relatively simple design of their basic elements, low operating costs, reliability and long service life. The process of designing the devices with coil heat exchangers requires choosing the tube surface configuration and taking into consideration the specific operating conditions, as well as thermophysical properties and parameters of the working fluid. One of the important factors that hinder the wider use of coil heat exchangers is the lack of reliable engineering techniques for calculating the heat transfer and aerodynamic drag.
This study aimed to improve the technique of calculating the heat transfer and aerodynamics of coil heat exchangers by modifying the dependences that take into consideration the specific operating conditions and allow determining the design characteristics of one-layer recuperative coil heat exchangers mounted in annular channels under the conditions of partially twisted working fluid flow. In order to do that, the authors conducted a physical experiment using a test setup, both of which are described in the article in detail.
The analysis of the experimental results on heat transfer in a coil heat exchanger under forced gas convection and laminar flow of the working fluid helped to establish the dependence of the heat transfer coefficient on the main geometric parameters of the heat exchanger and to determine the allowances taking into consideration the extent to which the heat transfer intensity is impacted by the step characteristics of the tube bundle and the gap between the tube bundle and the heat exchanger housing, thus making it possible to optimize the geometric characteristics of the coil heat exchangers mounted in annular channels for specific operating conditions.
References
Jinxing Wu, Q. Tian, X. Sim, Numerical simulation and experimental research on the comprehensive performance of the shell side of the spiral wound heat exchanger, Appl. Therm. Eng. 163 (2019) 114381.
B. BabakDehghan, Experimental and computational investigation of the spiral ground heat exchangers for ground source heat pump applications, Appl. Therm. Eng. 121 (2017)908-921.
Yang, L., The Latest Heat Exchanger Design Calculation and Heat Transfer Strengthening and Quality Inspection Standards Practical Manual, Northern Industrial Press, Beijing, China, 2006 (in Chinese).
N. Ghorbani, H. Taherian, M. Gorji, H. Mirgolbabaei, Experimental study of mixed convection heat transfer in vertical helically coiled tube heat exchangers, Experimental Thermal and Fluid Science, 34 (2010) 900-905. https://doi.Org/10.1016/j.expthermflusci.2010.02.004.
X. Lu, X. Du, M. Zeng, S. Zhang, Q. Wang, Shell-side thermal-hydraulic performances of multilayer spiral-wound heat exchangers under different wall thermal boundary conditions, Applied Thermal Engineering, 70 (2014) 1216-1227. https://doi.Org/10.1016/j.applthermaleng.2014.02.053.
Dilevskaya Ye. V. (1978), Kriogennyye mikroteploobmenniki [Cryogenic micro heat exchangers], Mashinostroyeniye, Mos-cow, 165 p.
Lebedev I.K. Hydrodynamics of steam boilers: Textbook. manual for universities. Moscow, Energoatomizdat, 1987, 240 p.
Khalatov A. A., Avramenko A. A., Shevchuk I. V. (2000), Teploobmen i gidrodinamika v poljah centrobezhnyh massovyh sil [Heat transfer and hydrodynamics in centrifugal force field], Vipol, Kyiv, vol. 3. ISBN 5-77-02-1067-2.
V.P. Isachenko, V.A. Osipova, A.S. Sukomel Heat transfer . Moscow, Energoizdat, 1981, 417 p.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).