Badania skraplania na rurach poziomych w warunkach elektrodynamicznego drenażu skroplin

• Autorzy: Butrymowicz, D. , Karwacki, J. , Trela, M.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowanie dotyczy elektrohydrodynmicznej metody intensyfikacji procesu skraplania. W pracy omówiono zagadnienia intensyfikacji procesu skraplania poprzez zastosowanie rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła oraz poprzez drenaż skroplin. Zaprezentowano ideę nowej metody intensyfikacji wnikania ciepła poprzez drenaż skroplin z rury poziomej wywołany lokalnym oddziaływaniem pola elektrycznego. W dalszej części opracowania sformułowano podstawowe równania opisujące pole elektryczne w dwufazowych ośrodkach dielektrycznych. W oparciu o te równania sformułowano podstawowe związki opisujące zjawiska elektrokonwekcji w ośrodkach dielektrycznych. Szczególną Wagę poświęcono zależnościom opisującym siłę elektrohydrodynamiczną (EHD) oraz podano ich interpretację fizyczną w odniesieniu do dielektrycznych ośrodków dwufazowych. W oparciu o powyższe omówiono mechanizmy oddziaływania pola elektrycznego na proces wnikania ciepła podczas skraplania. W oparciu o podstawowe równania zachowania masy, pędu i energii przeprowadzono własną analizę liczb podobieństwa opisujących konwektywną wymianę ciepła w warunkach działania pola elektrycznego. W zwięzły sposób zaprezentowano dotychczasowe wyniki badań elesperymentalnych w zakresie elektrohydrodynamicznej intensyfikacji skraplania błonowego. Zaprezentowano własne badania elektrohydrodynamicznego drenażu cieczy w warmkach adiabatycznych, na podstawie których dokonano wyboru optymalnego profilu elektrody drenującej. Analizę wyników tych badań poparto obliczeniami numerycznymi rozkładu pola w ośrodku dwufazowym. Zaprezentowano stanowisko pomiarowe oraz metodykę pomiaru współczynnika wnikania ciepła przy skraplaniu pary na poziomych rurach w warunkach elektrohydrodynamicznego drenażu skroplin. Zaprezentowano wyniki własnych systematycznych badań wymiany ciepła oraz struktur spływu skroplin podczas skraplania pary czynnika R 123 na poziomych rurach gładkich orca o powierzchni rozwiniętej. Badania te potwierdziły wysoką skuteczność nowej metody intensyfikacji procesu slcraplania. Wskazano na zasadnicze znaczenie struktur spływu skroplin na poziom intensyfikacji wnikania ciepła.

Słowa kluczowe

PL

skraplacze pary; termodynamika

• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku
• Rocznik: 2002
• Tom: nr 523/1482
• Strony: 1-115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 57 poz., rys.

Twórcy

autor

Butrymowicz, D.

autor

Karwacki, J.

autor

Trela, M.

Bibliografia

• 1. Adamek T.: Bestimmung der Kondensationsgrőβen auf feingewellten oberflächen zut Auslegung optimaler Wandprofile, Warme-und Stoffubertragung, l981, Vol. 15, str. 255 -270.
• 2. Allen P.H.G., Karayannis T.G.: Electrohydrodynamic enhancement of heat transfer and fluid flow, Heat Recovery Systems & CHP,1995, Vol. 15, No. 5, str. 389-423.
• 3. Allen P.H.G., Karayiannis T.G.: Recent Developments in EHD Enhanced Heat Transfer, Renewable Energy, Vol. 5, Part 1, 1994, str. 436-445.
• 4. Bergles A.E.: Heat Transfer Enhancement The Encouragement and Accommodation of High Heat Fluxes, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer, Vol. ll9,1997, str. 8-19.
• 5. Bochirol L., Bonjour E., Weil L.: Echanges thermiques - Etude de l'action de champs electriques sur les transferts de chaleur dans les liquids bouillants, Academie des Science, Paris, Vol. 250, l960, str. 76-78.
• 6. Bologa M.K., Korovkin V.P., Savin I.K.: Mechanism of condensation heat transfer enhancement in an electric field and the role of capillary processes, 1nl. Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 38, No. l, 1995, str. 175-182.
• 7. Briggs D.E., Young E.H.: Modified Wilson Plot Techniques for Obtaining Heat Transfer Correlations for Shell and Tube Heat Exchangers, Chemical Engineering Progress Symposium, Ser. Nr 92,1969, Vol. 65, str. 35-45.
• 8. Butrymowicz D., Karwacki J., Krupa A.: Badania eksperymentalne wymiany ciepła przy skraplaniu freonu HCFC-l23 na rurach poziomych gładkich i o powierzchni rozwiniętej, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 613/99, Gdańsk, l999.
• 9. Butrymowicz D, Karwacki J., Krupa A.: Badania eksperymentalne wymiany ciepła przy skraplaniu freonu HCFC-123 na rurach poziomych w warunkach pola elektrycznego, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN,nr arch.612/99, Gdańsk, l999.
• 10. Butrymowicz D., Karwacki J., Lackowski M.: Badania eksperymentalne skraplania czynnika HCFC-123 na rurach o różnych formach rozwinięcia powierzchni, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych P AN, nr arch. 7421/2000, Gdańsk, 2000.
• 11. Butrymowicz D., Karwacki J., Lackowski M.: Badania eksperymentalne skraplania w warunkach drenażu EHD z elektrodą ostrzową opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 505/2000, Gdańsk, 2000.
• 12. Butrymowicz D., Karwacki J., Trela M.: Experimental investigation of EHD condensation heat transfer augmentation on horizontal finned tube, VIII Internationales Symposium ,,Warmeaustauch und Erneuerbare Energiequellen'', Szczecin-Łeba, 2000, str. 77-84.
• 13. Butrymowicz D., Karwacki J., Trela M: Wpływ pola elektrycznego na struktury spływu cieczy z rury poziomej, Inżynieria i Aparatura Chemiczna, Nr 3s, 2000, str. l6-17.
• 14. Butrymowicz D., Karwacki J.: Badania eksperymentalne klinów cieczowych na rurach ożebrowanych w warunkach adiabatycznych, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 67/99, Gdańsk, 1999.
• 15. Butrymowicz D., Karwacki J.: Badania eksperymentalne skraplania w warunkach drenażu EHD z elektrodą koncentryczną opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 862/2000, Gdańsk, 2000.
• 16. Butrymowicz D., Karwacki J.: Badania eksperymentalne struktur spływu cieczy w warunkach pola elektrycznego, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 27l/2000, Gdańsk, 2000.
• 17. Butrymowicz D., Karwacki J.: oprogramowanie pośredniego pomiaru współczynnika wnikania ciepła przy skraplaniu w warunkach pola elektryczne go, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 563/99.
• 18. Butrymowicz D., Karwacki J. : Problemy modelowania elektrohydrodynamicznej intensyfikacji wnikania ciepła przy skraplaniu dielektryków, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 113/99, Gdańsk,1999.
• 19. Butrymowicz D., Karwacki J. : System obsługi czujników temperatury, ciśnienia i natężenia przepływu stanowiska do badania skraplania w warunkach pola elektryczne go, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 434/99, Gdańsk, 1999.
• 20. Butrymowicz D., Karwacki J.: Zagadnienia drenażu cieczy z rury poziomej w warunkach lokalnego oddziaływania pola elektrycznego, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 1l2/l99, Gdańsk 1999.
• 21. Butrymowicz D., Trela M., Karwacki J.: Intensyfikacja wnikania ciepła w procesie skraplania czynników chłodniczych poprzez oddziaływanie pola elektrycznego, Konferencja Naukowo-Techniczna XXXI Dni Chłodnictwa, Aktualne Tendencje w Rozwoju Urządzeń Chłodniczych i Klimatyzacyjnych", Poznań, l999, str. 47 -62.
• 22. Butrymowicz D., Trela M., Karwacki J.: Zjawisko formowania się klinów cieczowych przy skraplaniu na rurach ożebrowanych, XVII Zjazd Termodynamików, Kraków -Zakopane, 1999, Tom I, str. 129- l38.
• 23. Butrymowicz D.,Trela M.: Condensation heat transfer on a horizontal fin-tube fitted with the drainage strip, 2nd International Symposium on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation, Pisa, Italy, 1999, Vol. 1, str. 473-480.
• 24. Butrymowicz D., Trela M.: Investigations of heat transfer on a horizontal fintube fitted with the drainage strip, Archives of Thermodynamics, 1997, Vol. 18, No 3-4, str. 25-48.
• 25. Butrymowicz D., Trela M: Problemy modelowania wymiany ciepła przy skraplaniu na rurach poziomych z drenażem skroplin, Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, 494/1455/98, Gdańsk, 1998.
• 26. Butrymowicz D.: Metodyka pośredniego pomiaru współczynnika wnikania ciepła przy skraplaniu pary na rurze poziomej, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 497/99, Gdańsk, l999.
• 27. Butrymowicz D.: Pośrednia metoda wyznaczania współczynnika wnikania ciepła w aparatach płaszczowo-rurowych, XVI Międzynarodowe Sympozjum Siłowni okrętowych, Gdańsk, 1994, str. 51-58.
• 28. Butrymowicz D.: Stoisko do badań wymiany ciepła w procesie skraplania na poziomej rurze, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch.497/99, Gdańsk, 1999.
• 29. Cheung K., Ohadi M.M., Dessiatoun S.V.: EHD-assisted external condensation of R-134a on smooth horizontal and vertical tubes, InternationąI Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 42, 1999, str. 1747 -1755.
• 30. Choi H.Y.: Electrohydrodynamic Condensation Heat Transfer, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer,1968, str. 98-102.
• 31. Cooper P., Allen P.H.G.: The potential of electrically enhanced condensers, Proc. 2'd International Symposium on the Large Scale Applications of Heat Pumps, York, UK, 1984, str. 295-309.
• 32. Cooper P.: Practical design aspects of EHD heat transfer enhancement in evaporators, ASHRAE Transactions, Symp., Vol. 98, Part. 2, l992, str. 445-454.
• 33. Crowley J.M.: Dimensionless Ratios in Electrohydrodynamics, w: Handbook of Electrostatic Processes, M. Dekker Inc., New York, 1995, str. 99-l19.
• 34. Didkovsky A.B., Bologa M.K.: Vapour film condensation heat transfer and hydrodynamics under the influence of an electric field, International Journal of Heat and Mass Transfer,Yol.24, No. 5, 1981, str. 811-819.
• 35. Holmes R.E., Chapman A.J.: Condensation of Freon-l14 in the Presence of a Strong Nonuniform Alternating Electric Field, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer,1970, str. 616-620.
• 36. Honda H., Nozu S., Mitsumori K.: Augmentation of condensation on horizontal finned tubes by attaching a porous drainage strip, Proc. ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference, Y. Mori and W.-J. Yang eds., 1983, Vol. 3, str. 289-296.
• 37. Honda H., Nozu S., Takeda Y.: A Theoretical Model of Film Condensation in a Bundle of a Horizontal Low Finned Tubes, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer, l 989, Vol. ll9, No 2, str. 525 -532.
• 38. Honda H., Nozu S., Takeda Y.: Flow characteristics of condensate on a vertical column of horizontal low finned tubes, Proc. 2nd ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference, P.J. Marto and I. Tamasawa eds., ASME, 1987,Vol. l, str.5l7-524.
• 39. Joos F.M., Shaddon R.W.L.: Electrostatically enhanced film condensation, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 156, l985, str.23-28.
• 40. Karwacki J., Lackowski M., Butrymowicz D.: Pomiar przenikalności elektrycznej freonów, opracowanie wewnętrzne Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, nr arch. 28612000, Gdańsk, 2000.
• 41. Masuda H., Rose J.W.: Condensation of Ethylene Glycol on Horizontal Integral- Fin Tubes, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer, 1988, Vol. 110, str.1019-1022.
• 42. Meuer C., Pietsch G.: Haacke M.: Electrical properties of CFC- and HCFC substitutes, International Journal of Refrigeration,Vol. 24, 2001, str. 171-l75.
• 43. Pohl H. A.: Dielectrophoresis, Cambridge University Press, 1978.
• 44. Rawa H. : Elektyczność i magnetyzm w technice,Warszawa 1994.
• 45. Rose J.W.: An approximate equation for the vapour-side heat-transfer coefficient for condensation on low-finned tubes, International Journal of Heat and Mass Transfer, 1994,Yo1.37, No 5, str. 865-875.
• 46. Roshenow W.M., Hartnett J.P., Ganić E.N.: Handbook of Heat Transfer Fundamentals, 2nd ed., McGraw-Hill Book Co., 1985.
• 47. Rudy T. M., Webb R. L., An analytical model to predict condensate retention on horizontal integral-fin tubes, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer,1985, Vol. 107, str. 361-368.
• 48. Senftleben H., Braun W.: Der Einfluss elektrischer Felder auf den Warmestrom in Gasen, Z. Phys.,Vol. 102, 1936, str.480-506.
• 49. Seth A.K., Lee L.: The Effect of an Electric Field in the Presence of Noncondensable Gas on Film Condensation Heat Transfer, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer, 1974, str . 257 -258.
• 50. Tanasawa I.: Recent advances in condensation heat transfer, International Heat Transfer Conference, Brighton, UK,1994, Vol. 1, str.297-312.
• 51. Trela M., Butrymowicz D.: Enhancement of condensate drainage from a horizontal integral-fin tube by means of a solid strip, International Journal of Heat and Mass Transfer,1999, Vol. 42, No 18, str. 3447-3459.
• 52. Velkoff H.R., Miller J.H.: Condensation of Vapor on a Vertical Plate With a Transverse Electrostatic Filed, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer, l965, str. l97-20l.
• 53. Webb R.L., Keswani S.T., Rudy M.T.: Investigation of Surface Tension and Gravity Effects in Film Condensation, Proc. 7th Int. Heat Transfer Conference, Grigull et al.eds., Hemisphere Publ. Corp., Washington, l982, vol. 5, str. l75-180.
• 54. Webb R.L., Rudy T.M., Kędzierski M.A.: Prediction of the Condensation Coefficient on Horizontal Integral-Fin Tubes, Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer,1985, Vol. 107, str. 369-376.
• 55. Wystemp E., Kozioł J.: Wpływ pola elektrycznego na ususzkę zamrożonych produktów, Konferencja Naukowo -Techniczna XXVII Dni Chłodnictw a, Poznań 1995, str. 16l-166.
• 56. Yamashita K., Kumagai M., Sekita S., Yabe A., Taketani T., Kikuchi K.: Heat transfer characteristics on an EHD condenser, ASME/JSME Thermal Engineering Proceedings, ASME, 199 1 , Vol. 3, str. 61-67 .
• 57. Yu Z, Al.-Dadah R.K., Winterton R.H.S.: A theoretical investigation of electrohydrodynamically (EHD) enhanced condensation heat transfer, 2nd International Symposium on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation, l999, Pisa, Italy, Vol. 1, str. 463-472.