Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Heat transfer improvement using additive manufacturing technologies: a review

Byiringiro J., Chaanaoui M., Halimi M., Vaudreuil S.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2023

|

Vol. 123, nr 1

30--41

EN

Purpose: To provide a comprehensive review of additive manufacturing use in heat transfer improvement and to carry out the economic feasibility of additive manufacturing compared to conventional manufacturing. Heat transfer improvement is particularly interesting for different industrial sectors due to its economic, practical, and environmental benefits. Three heat transfer improvement techniques are used: active, passive, and compound. Design/methodology/approach: According to numerous studies on heat transfer enhancement devices, most configurations with strong heat transfer performance are geometrically complex. Thus, those configurations cannot be easily manufactured using conventional manufacturing. With additive manufacturing, almost any configuration can be manufactured, with the added benefit that the produced parts’ surface characteristics can enhance heat transfer. It can, however, lead to a significant pressure drop increase that will reduce the overall performance. In the given article, a comparison of the capital cost of a 100 MW parabolic trough power plant has been carried out, considering two types of solar receivers; the first is manufactured using conventional methods, and the second uses additive manufacturing. The heat transfer of the new receiver configuration is investigated using computational fluid dynamics through ANYS Fluent. Findings: Although the cost of additive manufacturing machines and materials is high compared to conventional manufacturing, the outcome revealed that the gain in efficiency when using additive-manufactured receivers leads to a reduction in the number of receiver tubes and the number of solar collectors needed in the solar field It implies a considerable reduction of parabolic trough collector plant capital cost, which is 20.7%. It can, therefore, be concluded that, even if initial setup expenses are higher, additive manufacturing could be more cost- effective than traditional manufacturing. Practical implications: With the reduction of the parabolic trough collector plant capital cost, the levelized cost of electricity will eventually be reduced, which will play a role in increasing the use of solar thermal energy. Originality/value: No review studies discuss the manufacturing potential and cost- effectiveness potential of additive manufacturing when producing heat transfer improvement equipment, especially when producing long pieces. In addition, the paper uses a novel receiver configuration to investigate the economic aspect.

2

Evaluation of thermal performance factor for solar air heaters with artificially roughened channels

Siddique Waseem, Raheem Aneeq, Aqeel Muhammad, Qayyum Sualeh, Salamen Tareq, Waheed Khalid, Qureshi Kamran

Archive of Mechanical Engineering

|

2021

|

LXVIII, nr 2

195--225

EN

Heat transfer augmentation has become the utmost industrial desire. Turbulence promoters seems to be a better option for better heat transfer but at the expense of enormous pressure drop. In the current study, experimental optimization of heat transfer and pressure drop in various configurations of ribbed and corrugated surfaces on the bottom wall of the Solar Air Heater channel, having aspect ratio of 26:5 was performed. The results were evaluated in terms of enhancement in heat transfer (Nu/Nu s), friction factor ratio (f/f s) and thermal performance factor ( η). Three different cases and nine configurations with a pitch to rib/corrugation height ratio of 4.0 were studied. Case A consists of a smooth, continuous square rib, inline and staggered broken ribs. Case B comprises 30°, 45°, 60° and 90° trapezoidal corrugated geometries while Case C is the comparison of smooth, wavy corrugated and the best configurations of cases A and B. The results show that rectangular duct with staggered broken ribs and trapezoidal corrugation at 45° are the best configurations for case A and B, respectively. The 45° corrugated configuration is the best one amongst all, with values of 1.53, 1.5 and 1.33% for Nu/Nu s, f/f s and η respectively.

3

Experimental studies on the effect of the enhancemet of the heating surface on the heat transfer coefficient for boiling in closed volume

Grabowski M., Błachnio E.

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2018

|

Vol. 2, No 2

121--130

EN

This article presents the results of experimental research on the effect of enhancing the heating surface on the heat transfer coefficient for boiling in a closed volume of ethyl alcohol and isopropyl alcohol. The aim of the research was determination of the impact of heat surfaces enhancements by applying circular cavities on heat transfer coefficient and on vapor structures formation during boiling. The study involved three brass samples with diameters equal to 50 mm, with different enhancements of the heating surface by drilled blind cavities. The research includes investigation of sample without cavities, sample with 133 circular cavities of diameter of 2 mm and sample with 61 circular cavities of diameter of 3 mm. On the basis of the research, the influence of the investigated heat exchange surface enhancement on the intensity of heat exchange was determined. The author’s own interface in the LabView environment for controlling and acquiring measurement data was developed. The boiling process was recorded with a high-speed camera, and based on the obtained video images, the recorded images were analyzed to determine the void fraction. The heat flux density, heat transfer coefficient were calculated and comparative diagrams of the obtained measurement results were made.

4

Electrohydrodynamic technique of condensation enhancement

Lackowski M., Przybyliński T., Karwacki J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 8

92--94

EN

This paper concentrates on condensation heat transfer augmentation by means of active condensate drainage in strong electric field. The electrohydrodynamic (EHD) technique is suitable for dielectric media used in refrigeration, ORC cycles and heat pump devices. In presented experiment, a condenser with condensation on the outer surfaces of horizontal tubes was investigated. The electric field was generated between each tube and two rods placed externally. The electric field influences the draining of the liquid (condensate) film from the tubes surface. Presented in this paper experimental research of a tubes bundle with a rod electrode for each tube have not been published in the literature so far.

PL

Niniejsza praca skupia się na intensyfikacji procesu wnikania ciepła podczas kondensacji, poprzez poprawę spływu skroplin wskutek przyłożenia silnego pola elektrycznego. Taka elektrohydrodynamiczna (EHD) metoda jest odpowiednia dla dielektrycznych czynników roboczych stosowanych w chłodnictwie, obiegach ORC i w pompach ciepła. W omawianym eksperymencie badano kondensację na zewnętrznych powierzchniach pęczka poziomych rur, wchodzących w skład skraplacza. Pole elektryczne przykładano pomiędzy każdą z rur a parą elektrod prętowych, umieszczonych w pobliżu zewnętrznej powierzchni rury. Pole elektryczne wpływa na spływ filmu cieczy (kondensatu) tworzącego się na powierzchni rury. Zaprezentowane w pracy wyniki eksperymentalne dla pęczka rur, z elektrodami prętowymi przy każdej z nich, są unikalne i nie były dotychczas publikowane.

5

Zastosowanie teksturowania laserowo-wibracyjnego do intensyfikacji procesu wrzenia w przepływie przez minikanał o przekroju prostokątnym

Strąk K., Piasecka M., Grabas B.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 12

1831--1835

PL

Przedstawiono efektywność wymiany ciepła podczas wrzenia płynu chłodniczego przepływającego przez pionowy minikanał, asymetrycznie ogrzewany powierzchnią rozwiniętą teksturowaniem laserowo-wibracyjnym. Analizy efektywności wymiany ciepła dokonano na podstawie lokalnych współczynników przejmowania ciepła na styku powierzchnia grzejna–płyn. Zastosowanie powierzchni grzejnej rozwiniętej teksturowaniem laserowo-wibracyjnym wspomogło osiągnięcie efektywniejszej wymiany ciepła podczas wrzenia nasyconego w porównaniu z powierzchnią gładką, gdyż uzyskano wyższe wartości współczynników przejmowania ciepła.

EN

This chapter discusses the efficiency of flow boiling heat transfer for a fluid flowing through a vertical minichannel heated asymmetrically with a surface enhanced by vibrationassisted laser texturing. The study of the heat transfer efficiency involved analysing the local values of the heat transfer coefficients at the interface between the heated surface and the fluid. The use of an enhanced surface produced by vibration-assisted laser texturing contributed to more efficient saturated flow boiling heat transfer than that observed for a smooth surface because higher values of the heat transfer coefficients were obtained.

6

Wyznaczanie współczynnika wymiany ciepła metodą Wilsona w kompaktowym mikrostrugowym wymienniku ciepła

Muszyński T., Andrzejczyk R.

Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej

|

2016

|

R. 51, nr 1-2

10--17

PL

Artykuł przedstawia konstrukcję prototypowego, modułowego mikrostrugowego wymiennika ciepła. Przeprowadzone badania cieplno-przepływowe w układzie woda-woda, umożliwiają określenie efektywności wymiany ciepła, charakterystyk cieplno przepływowych, oraz wielkości współczynnika przejmowania ciepła. Przeprowadzone eksperymenty posłużyły do weryfikacji stosowalności istniejących korelacji opisujących wymianę ciepła w obszarze uderzającej mikrostrugi, do projektowania kompaktowych wymienników ciepła.

EN

The work presents the new construction ofmicrojets heat exchanger. Authors introduced their own experimental results. The data were prepared based on water-water flow configuration. Those experiments were used to created hydraulic and heat transfer flow characteristic of heat exchanger as well as calculation of heat transfer coefficients. At the end of work authors were compared their own experimental data base with well-known correlation from open literature to project and optimization microjets heat exchangers.

7

Numeryczna analiza możliwości zwiększenia efektywności grzewczej pompy ciepła, poprzez modyfikację skraplacza

Muszyński T., Meller M.

Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej

|

2016

|

R. 51, nr 5

5--9

PL

W niniejszej pracy określono charakterystykę prostego modelu wymiennika ciepła bazującego no skraplaczu powietrznej pompy ciepła. Jest to helikoidalny rekuperator typu rura w rurze. Zaproponowano i poddano analizie numerycznej dwie metody intensyfikacji wymiany ciepła i zestawiono wyniki z modelem porównawczym. Zastosowane rozwiązania zwiększające strumień wymienianego ciepła spowodowały wzrost odbieranego przez wodę strumienia ciepła nawet o30% w przypadku wysokich prędkosci przepływu, lecz zwiększają jedocześnie pracę pompowania czynnika nawet o 50%. Dodatkowo porównano nakład materiałowy proponowanych rozwiązań.

EN

The article presents, the characteristics of a simple model of heat exchanger based on the air condenser of the air source heat pump. This is a simple helicoidal recuperator, tube-in-tube type. Authors proposed and subjected to numerical analysis two methods to enhance the heat transfer. Obtained results are compared with reference model. Applied intensification to increased heat flux by 30% at high flow rate but increased the pressure drops up to 50%. In addition, material cost of proposed modifications is presented.

8

Performance analyses of helical coil heat exchangers. The effect of external coil surface modification on heat exchanger effectiveness

Andrzejczyk R., Muszyński T.

Archives of Thermodynamics

|

2016

|

Vol. 37, no. 4

137--159

EN

The shell and coil heat exchangers are commonly used in heating, ventilation, nuclear industry, process plant, heat recovery and air conditioning systems. This type of recuperators benefits from simple construction, the low value of pressure drops and high heat transfer. In helical coil, centrifugal force is acting on the moving fluid due to the curvature of the tube results in the development. It has been long recognized that the heat transfer in the helical tube is much better than in the straight ones because of the occurrence of secondary flow in planes normal to the main flow nside the helical structure. Helical tubes show good performance in heat transfer enhancement, while the uniform curvature of spiral structure is inconvenient in pipe installation in heat exchangers. Authors have presented their own construction of shell and tube heat exchanger with intensified heat transfer. The purpose of this article is to assess the influence of the surface modification over the performance coefficient and effectiveness. The experiments have been performed for the steady-state heat transfer. Experimental data points were gathered for both laminar and turbulent flow, both for co current- and countercurrent flow arrangement. To find optimal heat transfer intensification on the shell-side authors applied the number of transfer units analysis.

9

Parametric study of fluid flow and heat transfer over louvered fins of air heat pump evaporator

Muszyński T., Kozieł S. M.

Archives of Thermodynamics

|

2016

|

Vol. 37, no. 3

45--62

EN

Two-dimensional numerical investigations of the fluid flow and heat transfer have been carried out for the laminar flow of the louvered fin-plate heat exchanger, designed to work as an air-source heat pump evaporator. The transferred heat and the pressure drop predicted by simulation have been compared with the corresponding experimental data taken from the literature. Two dimensional analyses of the louvered fins with varying geometry have been conducted. Simulations have been performed for different geometries with varying louver pitch, louver angle and different louver blade number. Constant inlet air temperature and varying velocity ranging from 2 to 8 m/s was assumed in the numerical experiments. The air-side performance is evaluated by calculating the temperature and the pressure drop ratio. Efficiency curves are obtained that can be used to select optimum louver geometry for the selected inlet parameters. A total of 363 different cases of various fin geometry for 7 different air velocities were investigated. The maximum heat transfer improvement interpreted in terms of the maximum efficiency has been obtained for the louver angle of 16° and the louver pitch of 1.35 mm. The presented results indicate that varying louver geometry might be a convenient way of enhancing performance of heat exchangers.

10

Vapordynamic thermosyphon – heat transfer two-phase device for wide applications

Vasiliev L., Vasiliev L., Zhuravlyov A., Shapovalov A., Rodin A.

Archives of Thermodynamics

|

2015

|

Vol. 36, no. 4

65--76

EN

Vapordynamic thermosyphon (VDT) is an efficient heat transfer device. The two-phase flow generation and dynamic interaction between the liquid slugs and vapor bubbles in the annular minichannel of the VDT condenser are the main features of such thermosyphon, which allowed to increase its thermodynamic efficiency. VDT can transfer heat in horizontal position over a long distance. The condenser is nearly isothermal with the length of tens of meters. The VDT evaporators may have different forms. Some practical applications of VDT are considered.

11

New trends in development of ORC's for micropower generation

Mikielewicz J., Mikielewicz D.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2014

|

nr 145

91--94

EN

In the paper, new trends in development of micropower generation of heat and electricity are presented. New type of CHP for domestic usage is developed in the Institute of Fluid-Flow Machinery PAS and methods of its design are presented. The most promising trends in equipment of ORC cycle for this purpose were discussed. Main attention was focused on micro-heat exchangers design based on micro-channels and micro-jets. In our opinion future development of high power heat exchangers will be based on nets micro heat exchangers.

12

Intensyfikacja konwekcyjnej wymiany ciepła przez mechaniczne zrywanie termicznej warstwy przyściennej

Błasiak P.

Zeszyty Energetyczne

|

2014

|

T. 1

1--10

PL

W pracy zaprezentowano metodę intensyfikacji wymiany ciepła za pomocą mechanicznego zaburzania termicznej warstwy przyściennej. Podano metodę wyznaczania współczynnika wnikania ciepła w takich warunkach oraz przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych. Mechaniczne zrywanie termicznej warstwy przyściennej jest jedną z aktywnych metod intensyfikacji wymiany ciepła. Laminarna warstwa przyścienna temperatury stanowi główny opór cieplny w procesie wymiany ciepła. Usunięcie tej warstwy za pomocą obrotowych elementów mechanicznych (skrobaków) skutkuje zmniejszeniem całkowitego oporu przenikania ciepła, a przez to zwiększeniem przekazywanego strumienia ciepła. Badania przeprowadzono na specjalnie do tego celu zaprojektowanym stanowisku eksperymentalnym. Czynnikiem roboczym było powietrze. Zbadano wpływ prędkości obrotowej łopatek skrobiących na wymianę ciepła. Wyniki badań zostały zaprezentowane w formie wykresów.

13

Zastosowanie korelacji opisujących wymianę ciepła w obszarze uderzających mikrostrug do projektowania kompaktowych wymienników ciepła: cz. 1. Budowa modelowego wymiennika ciepła i jego charakterystyka

Muszyński T., Andrzejczyk R.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 11

1021--1024

PL

W artykule przedstawiono konstrukcję prototypowego, modułowego mikrostrugowego wymiennika ciepła. Przeprowadzone badania cieplno przepływowe w układzie woda-woda, umożliwiają określenie efektywności wymiany ciepła, charakterystyk cieplno przepływowych, oraz wielkości współczynnika przejmowania ciepła. Eksperymenty w dalszej części publikacji posłużą do weryfikacji stosowalności istniejących korelacji opisujących wymianę ciepła w obszarze uderzającej mikrostrugi.

EN

The article presents experimental studies on a compact heat exchanger with heat transfer intensification by means of impinging microjets. The pursuit to provide high performance of heat exchangers is a response to the demand both in economics and in the universal tendency to miniaturization of industrial equipment. This paper presents the design of a prototype, modular microjet heat exchanger. The modular design of the heat exchanger allows to change its geometrical dimensions, as well as changing the heat exchange membrane material. Schematics, view of test section and design of the heat exchanger are shown in Figures 1 to 4. The study of heat transfer in water-water flow, allows to determine the heat transfer efficiency, the characteristics of heat transfer, and the heat transfer coefficient values. Data were collected for the pressure drops in heat exchanger not exceeding 15 kPa, i.e. such as in conventional heat exchangers. Hydraulic characteristics of a model heat exchanger are shown in Figures 5 and 6. Additionally for the two experimental series, comparison of the performance of tested heat exchanger with standard pipe in the pipe heat exchanger has been made, as shown in Figure 9. Conducted experimental research, in the following part of publication will be used to verify the applicability of the existing correlations of heat transfer in microjet impingement area.

14

Badania intensyfikacji wymiany ciepła podczas wrzenia pęcherzykowego

Nadstawna E., Pastuszko R., Piasecka M.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

7746--7754

PL

Niniejszy artykuł dotyczy przeglądu badań intensyfikacji wymiany ciepła podczas wrzenia pęcherzykowego. Badania te związane są z różnego rodzaju powierzchniami i czynnikami wrzącymi, stosowanymi w celu poszukiwania coraz sprawniejszych, a zarazem coraz mniejszych wymienników ciepła. Temat intensyfikacji wymiany ciepła jest zagadnieniem często poruszanym ze względu na postęp techniki w dziedzinie chłodzenia maszyn i urządzeń, zarówno mechanicznych jak i elektronicznych, a także ze względu na rozwój techniki rakietowej, kosmicznej i energetyki. Nowe dielektryczne czynniki wrzące badane są na różnego rodzaju powierzchniach strukturalnych odprowadzających ciepło. Dąży się do uzyskania możliwie dużych gęstości strumienia ciepła dla niewielkich powierzchni odprowadzających ciepło, przy jednoczesnym jak najmniejszym ich przegrzaniu. Do rozwoju badań nad intensyfikacją wymiany ciepła podczas wrzenia pęcherzykowego przyczyniło się wytwarzanie powierzchni wykorzystujących kilka metod intensyfikacji wymiany ciepła, przez co możliwe jest znaczne zwiększenie współczynnika przejmowania ciepła w stosunku do powierzchni gładkich. Zaproponowane własne powierzchnie z układem porów i miniżeber umożliwiają wytworzenie dużej liczby ośrodków nukleacji, co prowadzi do znacznego wzrostu współczynnika przejmowania ciepła.

EN

The article describes the review of studies on pool boiling heat transfer enhancement. The research relates to various surfaces and boiling fluids which are used in the search of more effective and progressively smaller heat exchangers. The subject of pool boiling heat transfer enhancement is a common issue to be discussed in terms of the advancement of the cooling machines and devices, both mechanical and electronic ones, and also due to the progress of rocketry, aerospace and energy. Newer and newer refrigerants to be tested on a variety of surfaces emitting heat are produced. It results in achieving maximal heat fluxes for small surfaces and simultaneous attempts to reduce their superheat. The construction increasingly modified structures contributed to the development of research on the pool boiling heat transfer enhancement. Due to this, it is possible to significantly increase the heat transfer coefficient in relation to smooth surfaces. Own surfaces with the proposed arrangement of pores and minifins make it possible to provide a large number of nucleation sites. This leads to a substantial intensification of the heat flux transferred from the investigated surfaces.

15

Zastosowanie metod elektrohydrodynamicznych do intensyfikacji wymiany ciepła w skraplaczach płaszczowo-rurowych

Butrymowicz D., Karwacki J., Trela M., Śmierciew K.

Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej

|

2014

|

R. 49, nr 8

2--8

PL

W artykule przedstawiono głównie kierunki badań efektywnych elektrohydrydynamicznych metod intensyfikacji wymiany ciepła w skraplaczach urządzeń chłodniczych. Zwrócono uwagę na możliwość znacznego podwyższenia COP drogą poprawy wymiany ciepła. Zwrócono też uwagę na szczególnie ważny problem właściwej geometrii elektrod dla skraplaczy płaszczowo-rurowych.

EN

The general directions of possibile heat transfer enhancement elektro-hydrodynamic techniques in refrigeration condensers are presented. Attention has been paid to possibile improvement of COP due to heat transferimprovement. Appropriate geometry and configuration of the drainage electrodes for the shell-and-tube condensers has been discussed.

16

Unsteady natural convection in micropolar nanofluids

Rup K., Nering K.

Archives of Thermodynamics

|

2014

|

Vol. 35, no. 3

155--170

EN

This paper presents the analysis of momentum, angular momentum and heat transfer during unsteady natural convection in micropolar nanofluids. Selected nanofluids treated as single phase fluids contain small particles with diameter size 10-38.4 nm. In particular three water-based nanofluids were analyzed. Volume fraction of these solutions was 6%. The first of the analyzed nanofluids contained TiO2 nanoparticles, the second one contained Al2O3 nanoparticles, and the third one the Cu nanoparticles.

17

Condensation enhancement by means of electrohydrodynamic techniques

Butrymowicz D., Karwacki J., Trela M.

Archives of Thermodynamics

|

2014

|

Vol. 35, no. 4

3--27

EN

Short state-of-the-art on the enhancement of condensation heat transfer techniques by means of condensate drainage is presented in this paper. The electrohydrodynamic (EHD) technique is suitable for dielectric media used in refrigeration, organic Rankine cycles and heat pump devices. The electric field is commonly generated in the case of horizontal tubes by means of a rod-type electrode or mesh electrodes. Authors proposed two geometries in the presented own experimental investigations. The first one was an electrode placed just beneath the tube bottom and the second one consisted of a horizontal finned tube with a double electrode placed beneath the tube. The experimental investigations of these two configurations for condensation of refrigerant R-123 have been accomplished. The obtained results confirmed that the application of the EHD technique for the investigated tube and electrode arrangement caused significant increase in heat transfer coefficient. The condensation enhancement depends both on the geometry of the electrode system and on the applied voltage.

18

Badanie wpływu zabudowy wymiennika na intensywność wymiany ciepła

Dutkowski K., Charun H.

Prace Naukowe Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

1998

|

Vol. 53, nr 9

224-229

PL

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przejmowania ciepła od płyty pionowej ogrzewanej, w warunkach konwekcji swobodnej, w przestrzeni ograniczonej. Na podstawie pomiarów profili rozkładu prędkości i temperatury lokalnej w szczelinie, o zmiennej szybkości L=0 do 400 [mm] wyznaczono najkorzystniejszą wartość szerokości szczeliny. Wyznaczono zależność współczynnika przejmowania ciepła od pionowej płyty grzewczej do powietrza, w zależności od szerokości szczeliny. Dla optymalnej szerokości L=60 mm osiągnięto maksymalną wartość współczynnika ?. Zaproponowano metodę intensyfikacji procesu przejmowania ciepła, praktycznie bez wzrostu nakładów energetycznych.

EN

Results of experimental investigation of convective heat transfer from a heated vertical wall in a bounded space - clearance of adjustable width L=400 mm - are described in the paper. Based on measurements of profiles of the local velocity and temperature in the clearance, its most favourable width is evaluated. The coefficient of heat transfer from the heated vertical wall to the air is determined as a function of the clearance width. The maximum heat transfer coefficient a is obtained for the optimum width of L=60 mm. A method to intensity the process of heat transfer, practically not involving extra energetic expenses, is also put forward.