The application of the Wilson plot method to convective heat transfer - last achievements

• Autorzy: Tychanicz-Kwiecień Maria

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2022.6

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody Wilsona w zagadnieniach konwekcyjnej wymiany ciepła - omówienie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses and presents the application of the Wilson plot method to the variety of issues related to convective heat transfer. The Wilson plot is a remarkable calculation procedure, which enables the analysis and estimation of convection heat transfer coefficient on the basis of experimental measurements of heat exchanger thermal and flow parameters and the evaluation of corresponding correlation equations. The main facility of the Wilson method is that the heat transfer coefficient can be obtained without the requirement of determining the surface temperature. Much attention was paid to clarify the concept of the standard, original Wilson method as well as its modified versions. The issue was presented in the form of the latest literature review, which featured the investigation of convection coefficients obtained by the Wilson method in the following cases: the flow of nanofluids, refrigerants and other working media in conventional and mini/micro channels and micro-tubes as well as heat transfer under boiling/condensation conditions. The validity of the method utilization has been presented and its future prospects have been specified.

PL

W artykule omówiono i przedstawiono zastosowanie metody Wilsona w różnorodnych zagadnieniach związanych z wymianą ciepła na drodze konwekcji. Metoda Wilsona pozwala na analizę i określenie konwekcyjnego współczynnika przejmowania ciepła na podstawie eksperymentalnych pomiarów parametrów cieplnych i przepływowych badanego wymiennika ciepła oraz zastosowanie lub opracowanie odpowiednich zależności korelacyjnych. Szczególnym atutem metody Wilsona jest możliwość określenia współczynnika przejmowania ciepła bez konieczności pomiaru temperatury powierzchni badanego wymiennika ciepła Dużo uwagi poświęcono wyjaśnieniu koncepcji standardowej, oryginalnej metody Wilsona oraz jej zmodyfikowanych wersji. Zagadnienie zostało przedstawione w formie przeglądu literatury, w którym uwzględniono podsumowanie wyników badań współczynników przejmowania ciepła uzyskanych metodą Wilsona w następujących przypadkach: przepływu nanocieczy, czynników chłodniczych i innych mediów roboczych w kanałach konwencjonalnych i mini/mikrokanałach oraz mikrorurkach, jak również wymianę ciepła podczas wrzenia/kondensacji. Przedstawiono zasadność wykorzystania metody oraz określono jej perspektywy na przyszłość.

Słowa kluczowe

EN

Wilson plot; convective heat transfer; thermal characteristics; heat exchanger

PL

metoda Wilsona; wymiana ciepła; charakterystyka cieplna; wymiennik ciepła

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2022
• Tom: z. 94
• Strony: 77--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tychanicz-Kwiecień Maria

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Thermodynamics, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0003-4312-2772

Bibliografia

• 1. Baba, M. S., Sita Rama Raju, A. V., & Bhagvanth Rao, M. (2018) Heat transfer enhancement and pressure drop of Fe3O4 - water nanofluid ina double tube counter flow heat exchanger with longitudinal fins. Case Studies in Thermal Engineering, 12, 600-607. https://doi.org/10.1016/j.csite.2018.08.001
• 2. Briggs, D. E., & Young, E. H. (1969). Modified Wilson plot techniques for obtaining heat transfer correlations for shell and tube heat exchangers. Chemical Engineering Progress Symposium Series: Vol. 65, No. 92 (pp. 35-45). AIChE, New York, NY.
• 3. Fernández-Seara, J., Uhía, F. J., Sieres, J., & Campo, A. (2005). Experimental apparatus for measuring heat transfer coefficients by the Wilson plot method. European Journal of Physics, 26(3), N1. https://doi.org/10.1088/0143-0807/26/3/N01
• 4. Fernández-Seara, J., Uhía, F. J., & Sieres, J. (2007). Laboratory practices with the Wilson plot method. Experimental Heat Transfer, 20(2), 123-135. https://doi.org/10.1080/08916150601091415
• 5. Fernández-Seara, J., Uhía, F. J., Sieres, J., & Campo, A. (2007). A general review of the Wilson plot method and its modifications to determine convection coefficients in heat exchange devices. Applied Thermal Engineering, 27(17-18), 2745-2757. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2007.04.004
• 6. Fernando, P., Palm, B., Ameel, T., Lundqvist, P., & Granryd, E., (2008). A minichannels aluminum tube heat exchanger - Part I: Evaluation of single-phase heat transfer coefficients by the Wilson plot method. International Journal of Refrigeration, 31(4), 669-680. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2008.02.011
• 7. Koo, K., Hwang, J., Hur, H., Lee, J., Na, B., Hwang, Y., Kim, B., Ahn, Y. (2016). An experimental study on the thermal and fouling characteristics in a washable shell and helically coiled heat exchanger by the Wilson plot method. Journal of Mechanical Science and Technology, 30(6), 2805-2812. https://doi.org/10.1007/s12206-016-0540-8
• 8. Mikielewicz, J. (2001). Wyznaczanie współczynników przenikania ciepła dla rekuperatorów metodą Wilsona. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, 10, 387-397.
• 9. Rose, J. W. (2004) Heat-transfer coefficients, Wilson plots and accuracy of thermal measurements. Experimental Thermal and Fluid Sciences, 28(2-3), 77-86. https://doi.org/10.1016/S0894-1777(03)00025-6
• 10. Rybiński, W., & Mikielewicz, J. (2018). Statistical method for the determination of the minichannels heat exchanger’s thermal characteristics. Energy, 158, 139-147. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.05.175
• 11. Sheeba, A., Abhijith, C. M., Jose Prakash, M. (2019). Experimental and numerical investigations on the heat transfer and flow characteristics of helical coil heat exchanger. International Journal of Refrigeration, 99, 490-497. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.12.002
• 12. Sieres, J. (2020). Wilson plots and measurement accuracy. In J. Meyer, & M. Da Paepe (Eds.), The art of measuring in the thermal sciences (1st ed., pp. 490-497). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780429201622
• 13. Styrylska, T. B., & Lechowska, A. A. (2003). Unified Wilson plot method for determining heat transfer correlations for heat exchangers. Transactions of the ASME, 125(4), 752-756. https://doi.org/10.1115/1.1576810
• 14. Uhia, F. J., Campo, A., & Fernandez-Seara, J. (2013). Uncertainty analysis for experimental heat transfer data obtained by the Wilson plot method. Thermal Science, 17(2), 471-487. https://doi.org/10.2298/TSCI110701136U
• 15. Wang, C. C., Chiou, C. B., & Lu, D. C. (1996). Single-phase heat transfer and fluid flow friction correlations for microfin tubes. International Journal of Heat and Fluid Flow, 17(5), 500-508. https://doi.org/10.1016/0142-727X(96)00048-3
• 16. Wilson, E. E. (1915). A basis for rational design of heat transfer apparatus. Transactions of ASME, 37, 47-70.
• 17. Young, E. H., & Wall, J. R. (1957). Development of an apparatus for the measurement of low bond resistance in finned and bare duplex tubing. Engineering Research Institute, University of Michigan. Report No. 48.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).