Numerical determination of the gas-side average heat transfer coefficients in the fin-and-tube heat exchanger

Taler, D.; Ocłoń, P.

doi:10.7862/rm.2014.29

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Numerical determination of the gas-side average heat transfer coefficients in the fin-and-tube heat exchanger

Autorzy

Taler D. , Ocłoń P.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2014.29

Warianty tytułu

Numeryczne wyznaczanie średnich współczynników wymiany ciepła w wymienniku żebrowo-rurowym

Języki publikacji

Abstrakty

This paper presents the numerical method for the determination of the average heat transfer coefficient in fin-and-tube heat exchanger. The air side Nusselt number formulas are determined via the CFD simulation based method. The path of the gas flow across the inter-tubular space of this heat exchanger is complex, therefore the CFD simulations are used to determine the velocity distributions and the temperature field of air. The results of the numerical computations are compared with the Nusselt number formula based on the experimental data, which were obtained during the test of the car radiator. Good agreement between the numerical results and the results based on the measurements is achieved.

Artykuł prezentuje metodę numeryczną określania średniego współczynnika wymiany ciepła. Formuły do obliczania liczby Nusselta określono za pomoca metody opartej na symulacji CFD. Trajektoria wypływu gazu w poprzek wewnętrznej przestrzeni rurowej wymiennika ciepła jest złożona, dlatego wykorzystano symulacje CFD do określenia rozkładów prędkości i pola temperatury powietrza. Wyniki obliczeń numerycznych porównano z formułą określającą liczbę Nusselta na podstawie danych eksperymentalnych, które otrzymano podczas badań chłodnicy samochodowej. Osiągnięto wysoka zgodność pomiędzy wynikami numerycznymi oraz eksperymentalnymi.

Słowa kluczowe

heat transfer coefficient fin-and-tube heat exchanger CFD simulations oval tubes

współczynnik przejmowania ciepła żebrowo-rurowy wymiennik ciepła symulacje CFD rury owalne

Wydawca

Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

Rocznik

2014

Tom

z. 86 [290], nr 2

Strony

257--268

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Taler D.

dtaler@pk.edu.pl

Cracow University of Technology, Warszawska 24, 31-155 Kraków, Poland

autor

Ocłoń P.

poclon@mech.pk.edu.pl

Cracow University of Technology, Al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, Poland

Bibliografia

1. Matos R. S., Vargas J. V. C., Laursen T. A., Bejan A., 2004: Optimally staggered finned circular and elliptic tubes in forced convection, International Journal of Heat and Mass Transfer 47(6-7): 1347–1359.
2. Jang J. Y., Yang J. Y., 1998: Experimental and Numerical Analysis of the Thermal-Hydraulic Characteristics of Elliptic Finned-Tube Heat Exchangers, Heat Transfer Engineering 19(4): 55-67.
3. Li. B., Feng B., He Y. L., Tao W.Q., 2006: Experimental study on friction factor and numerical simulation on flow and heat transfer in an alternating elliptical axis tube, Applied Thermal Engineering, 26(17–18): 2336–2344.
4. Nishiyama H., Ota T., Matsumo T., 1988: Heat Transfer and Flow around an Elliptic Cylinders in Tandem Arrangement, JSME International Journal Series II, Vol. 31: 410-419.
5. Taler D., 2002: Theoretical and experimental analysis of heat exchangers with extended surfaces, Polish Academy of Science publishing press, ISBN 83-915470-1-9, Poland.
6. Taler D., 2004: Determination of heat transfer correlations for plate-fin-and-tube heat exchangers, Heat and Mass Transfer, Vol. 40: 809-822.
7. Taler D., 2007a: Experimental and numerical predictions of the heat transfer correlations in the cross-flow plate fin and tube heat exchangers, Archives of Thermodynamics 28(2): 3-18.
8. Taler D., 2007b: Effect of thermal contact resistance on the heat transfer in plate finned tube heat exchangers, ECI Symposium Series, Volume RP5: Proceedings of 7th International Conference on Heat Exchanger Fouling and Cleaning – Challenges and Opportunities, pp. 362-371, H Müller-Steinhagen, M. R. Malayeri, P. Watkinson (Eds.), Engineering Conferences International, Tomar, Portugal.
9. Taler D., 2009: Dynamics of Tube Heat Exchangers (in Polish), Monograph 193, AGH University of Science and Technology Press, ISSN 0867-6631, Cracow, Poland.
10. Taler D., 2013: Experimental determination of correlations for average heat transfer coefficients in heat exchangers on both fluid sides, Heat and Mass Transfer, Vol. 49. 1125-1139.
11. Taler, D., Cebula, A., 2010: A new method for determination of thermal contact resistance of a fin-to-tube attachment in plate fin-and-tube heat exchangers, Chemical and Process Engineering 31(4): 839-855.
12. Taler J., Taler D., Sobota T., Cebula A., 2012: Theoretical and Experimental Study of Flow and Heat Transfer in a Tube Bank, in V. M. Pertowa (Ed), Advances in Engineering Research, Vol. 1, Nova Science Publishers Inc., pp. 1-56, New York.
13. Łopata, S., Ocłoń, P., 2010: Investigation of the flow conditions in a high-performance heat exchanger, Archives of Thermodynamics 31(3): 37-50.
14. Łopata, S., Ocłoń, P., 2012a: Analysis of operating conditions for high performance heat exchanger with the finned elliptical tube, Rynek Energii 102(5): 112-124.
15. Łopata S., Ocłoń, P., 2012b: Modelling and Optimizing Operating Conditions of Heat Exchanger with Finned Elliptical Tubes, in Fluid Dynamics, Computational Modeling and Applications, L. Hector Juarez (Ed.), ISBN: 978-953-51-0052-2, pp. 327- 356, InTech.
16. ANSYS CFX, 2009: Solver Theory Guide r12, ANSYS Inc.
17. Chung T. J., 2010: Computational Fluid Dynamics 2nd ed., ISBN 978-0521769693, Cambridge University Press, USA.
18. Langtry R. B., Menter F. R., 2005: Transition Modeling for General CFD Applications in Aeronautics, AIAA paper.
19. Gnielinski, V., 1976: Neue Gleichungen für den Wärme- und den Stoffübergang in turbulent durchströmten Rohren und Kanälen, Forschung im Ingenieurwesen 41(1): 8-16.
20. Pietukhov B. S., Popov V. N., 1963: Theoretical Calculations of Heat Transfer in Turbulent Flow in Tubes of an Incompressible Fluid with Variable Physical Properties, High Temperature Institute Paper, 1(1), pp. 69-83.
21. Bejan A., 2003: Forced Convection: Internal Flows, Chapter 5 in Heat Transfer Handbook, Bejan A. Kraus S. (Eds.), ISBN 978-0-471-39015-2, Wiley, Hoboken.
22. MATLAB, 2013, MATLAB online doccumentation: http://www.mathworks.com/help/matlab, MathWorks

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-5c43d718-7448-4e59-8987-c8756c02be56