Prediction of a cross-flow heat exchanger performance in media flow maldistribution conditions

• Autorzy: Bury T. , Składzień J.

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie efektywności pracy krzyżowoprądowego wymiennika ciepła w warunkach niejednorodnego przepływu czynników

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with numerical thermodynamic analyses of cross-flow finned tube heat exchangers of the gas-liquid type. The authors postulate that some improvement of the heat exchanger performance may be achieved by applying a special ribbing structure - fitted to certain media flow conditions. First, the measurements have been carried out in order to determine the air inflow non-uniformity and next an own computer code HEWES has been used for numerical simulations in order to evaluate the impact of the measured non-uniformity on the exchangers' efficiency for the heat exchangers with unified ribbing structure. The numerical simulations have been repeated for heat exchangers with special ribbing structures - determined on the basis of experimental results. Results confirm the hypothesis - some increase in the total heat flow rate may be observed for the considered heat exchanger.

PL

Praca dotyczy termodynamicznej analizy krzyżowoprądowego, ożebrowanego wymiennika ciepła typu gaz-ciecz. Autorzy weryfikowali hipotezę zakładającą możliwość uzyskania poprawy efektywności działania urządzenia w wyniku zastosowania specjalnej, dostosowanej do warunków przepływu czynników, struktury ożebrowania. W pierwszej kolejności wykonane zostały pomiary określające zakres i postać niejednorodnego dopływu powietrza do analizowanego wymiennika ciepła, a następnie wykorzystano własny kod komputerowy HEWES do oceny wpływu tej niejednorodności na wydajność cieplną wymiennika. Obliczenia te dotyczyły wymiennika ciepła z jednorodnym ożebrowaniem. Symulacje numeryczne zostały następnie powtórzone dla przypadku wymiennika ze specjalną strukturą ożebrowania, która została dobrana dla wyznaczonych eksperymentalnie warunków dopływu powietrza. Uzyskane rezultaty potwierdzają postawioną na wstępie hipotezę - widoczny jest pewien wzrost wartości strumienia ciepła przekazywanego w wymienniku.

Słowa kluczowe

EN

cross-flow heat exchanger; thermodynamical analysis; HEWES

PL

krzyżowoprądowy wymiennik ciepła; analiza termodynamiczna; HEWES

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 41, nr 3-4
• Strony: 65--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Bury T.

autor

Składzień J.

• Silesian University of Technology Institute of Thermal Technology Gliwice

Bibliografia

• [1] Ranganayakulu Ch., Seetharamu K.N., Sreevatsan, K.V.: The effects of inlet fluid flow nonuniformity on thermal performance and pressure drops in crossflow plate-fin compact heat exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer 40(1997), 27-38.
• [2] Andrecovich M., Clarke R.: Simple modeling of flow maldistribution in plate-fin exchangers. In: Proceedings of the 21st IIR International Congress of Refrigeration, Washington DC 2003, Paper ICR0639.
• [3] Nair S., Verma S., Dhingra S.C.: Rotary heat exchanger performance with axial heat dispersion. International Journal of Heat and Mass Transfer 41(1998), 2857-2864.
• [4] Lalot S., Florent P., Lang S.K., Bergles A.E.: Flow maldistribution in heat exchangers. Applied Thermal Engineering 19(1999), 847-863.
• [5] Luo X., Roetzel W., Lüdersen U.: The single-blow transient technique considering longtitudinal core conduction and fluid dispersion. International Journal of Heat and Mass Transfer 44(2001), 121-129.
• [6] Meyer C.J., Kroger D.G.: Plenum chamber flow losses in forced draught air-cooled heat exchangers. Applied Thermal Engineering 18(1998), 875-893.
• [7] Berryman R.J., Russell C.M.B.: The effect of maldistribution of air flow on aircooled heat exchanger performance. In: ASME HTD, Maldistribution of Flow and Its Effect on Heat Exchanger Performance (J.B. Kitto, J.M. Robertson, eds.), 75(1987), 19-23.
• [8] Piątek R.: Thermal Analysis of Plate Fin and Tube Heat Exchanger with Unequal Inlet of Mediums. PhD thesis, Institute of Thermal Technology, Sielsian University of Technology, Gliwice 2003 (in Polish).
• [9] Bury, T., Kruczek, T., Składzień, J.: Experimental investigations of the effectiveness of functioning of the cross-flow water cooler with unequal flow of the agents. In: Proceedings of the 1st Conference on Contemporary Power Engineering Technology, Cracow 2007, 23-34.
• [10] Bury T., Składzień J., Hanuszkiewicz-Drapała M.: Experimental and numerical analyses of a non-uniform agents flow impact on a finned cross-flow heat exchanger effectiveness. In: Proc. 22nd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems — ECOS 2009, Foz do Iguacu, Parana, Brasil 2009 (on CD).
• [11] Bury T., Składzień J., Widziewicz K.: Experimental and numerical analyses of finned cross flow heat exchangers efficiency under non-uniform gas inlet flow conditions. Archives of Thermodynamics 31(2010), 4, 133-144.
• [12] Bury T., Składzień J., Widziewicz K.: Experimental and computational analysis of a nonuniform air inflow impact on thermal efficiency of ribbed water cooler. In: Proc. 1st International Congress on Thermodynamics, Poznan, 4-7 September 2011.
• [13] Bury T., Składzień J., Widziewicz K.: Experimental and numerical investigations of a flow modelling impact on a finned cross-flow heat exchanger efficiency. In: Proceedings of the 2nd Conference on Contemporary Power Engineering Technology, Cracow 2010 (in Polish).