Результати дослідження теплообміну під час конденсації холодоагентів у середині мініканалів

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПІД ЧАС КОНДЕНСАЦІЇ ХОЛОДОАГЕНТІВ У СЕРЕДИНІ МІНІКАНАЛІВ

INVESTIGATION OF HEAT TRANSFER COEFFICIENTS IN CONDENSING OF DIFFERENT FLUIDS INSIDE MINICHANNELS

Сторінки: 57-60. Номер: №2, 2019 (271)
Автори:
В. В. ГОРІН
Одеська державна академія технічного регулювання та якості
В. В. СЕРЕДА
Національний університет водного господарства та природокористування
V. V. GORIN
Odessa State Academy of Technical Regulation and Quality
V. V. SEREDA
National University of Water and Environmental Engineering
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-271-2-57-60
Рецензія/Peer review : 02.02.2019 р.
Надрукована/Printed : 10.04.2019 р.

Анотація мовою оригіналу

У роботі наведено порівняння експериментальних даних різних авторів під час конденсації холодоагентів у середині мініканалів із різною внутрішньою геометрією. Порівняльний аналіз показав, що існує суттєва розбіжність у отриманих експериментальних значеннях коефіцієнтів тепловіддачі різних авторів під час конденсації різних холодоагентів у разі однакових режимних параметрів і геометричних розмірах мініканалів. Наведені результати розрахунків тепловіддачі під час конденсації різних холодоагентів у мініканалах за напівемпіричною залежністю, яка отримана для звичайних труб і заснована на теоретичній моделі турбулентної конденсації. Виявлено, що запропонована комплексна модель покращує опис експериментальних даних багатьох авторів у разі конденсації різних холодоагентів у середині мініканалів за умови, якщо число Re_l знаходиться у межах Re_l = 2·10² – 10⁴.
Ключові слова: конденсація в середині мініканалів, коефіцієнт тепловіддачі, холодоагент.

Розширена анотація англійською мовою

Condensation inside minichannels occurs in evaporative systems of thermal desalinating plants, air conditioning systems, safety systems of reactors, heaters of power plants and condensers of cooling equipment. It is very important to have an exact knowledge of condensation heat transfer coefficients when their value is close to heat transfer from the side of cooling. Theoretical and experimental investigations of heat transfer coefficients in condensing of different fluids inside minichannels shown that accuracy of this prediction depends on the accuracy of volumetric vapour content and pressure drop at the interphase. The necessity of new studies concerning both local heat transfer coefficients and film condensation along perimeter and length of minichannels under annular, stratified and intermediate regimes of phase flow was substantiated. These characteristics being defined will allow determining more precisely the boundaries of the flow regimes and the methods of heat transfer prediction. In this paper the experimental data of different authors on condensation inside minichannels with different internal geometry (circular, semicircular, square and triangular) have been compared. Experimental investigations on condensation of freons R134a, R410A, R32, R22, R407С, R152а and propane R290 were carried out with the following parameters: hydraulic diameter d_h=1.1-1.3 mm, mass velocity G=180-500 kg/(m2s), liquid Reynolds numbers Re_l=2·10²-10⁴. It is obtained that there is a significant difference in the values of experimental heat transfer coefficients in the case of condensation with the same regime parameters and with the equal geometric parameters of the minichannels. The obtained results allowed suggest to use simple semiempirical dependence for heat transfer prediction in condensing inside minichanels. This dependence based on the theoretical model of turbulent condensation and were obtained for the case of condensation inside plane tubes. This model generalizes with sufficient accuracy (error ±30%) all the experimental data on condensation inside minichannels. It should be taken into account one restriction while using the suggested relationship: Re_l must be within 2·10²-10⁴. Using this model for designing heat exchangers, which utilize such types of fluids will increase the efficiency of energy systems.
Keywords: condensation, fluid, heat transfer, minichannels.

References

1. Horin V. V. Teploobmin pry kondensatsii vseredyni minikanaliv / V. V. Horin // Kholodylna tekhnika ta tekhnolohiia. – 2017. – № 5(53). – S. 21–26.
2. Rifert V. G. Substantiation and the range of application of a new method for heat transfer prediction in condensing inside plain tubes / G. Rifert, V. V. Sereda, V. V. Gorin, P. A. Barabash, A.S. Solomakha // ENERGETIKA: Scientific Journal of the Lithuanian Academy of Sciences. – 2018. – Vol. 64. – № 3. – P. 146–154.
3. Matkovic M. Experimental study on condensation heat transfer inside a single circular minichannel / M. Matkovic, A. Cavallini, D. Del Col, L. Rossetto // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2009. – Vol. 52. – P. 2311 – 2323.
4. Bohdal T. Heat transfer during condensation of refrigerants in tubular minichannels / T. Bohdal, H. Charun, M. Sikora // Archives of Thermodynamics, 2016. – № 4. – P. 3–18.
5. Sakamatapan K. Condensation heat transfer characteristics of R-134a flowing inside themultiport minichannels / K. Sakamatapan, J. Kaew-On, A. S. Dalkilic, O. Mahian, S. Wongwises // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2013. – № 64. – P. 976–985.
6. Bandhauer T. M. Measurement and Modelling of Condensation Heat Transfer Coefficients in Circular Microchannels / T. M. Bandhauer, A. Agarwal, S. V. Garimella // J. of Heat Tran. T. ASME. – 2006. – Vol. 128. – Р. 1050–1059.
7. Derby M. Condensation heat transfer in square, triangular, and semicircular mini-channels. / Derby, H. J. Lee, Y. Peles, Michael, M. K. Jensen // International Journal of Heat and Mass Transfer. –2012 – Vol. 55. – P. 187–197.
8. Col Del D. Minichannel condensation in downward, upward and horizontal configuration / D. Del Col, M. Bortolato, S. Bortolin, M. Azzolin // Journal of Physics: Conference Series. – 2012. – Paper 395. – P. 1–8.
9. Riva E. The Importance of T turbulence during Condensation in a Horizontal Circular Minichannel / Da Riva, D. Del Col, S. V. Garimella, A. Cavallini // CTRC Research Publications. – 2011. – Paper 172. – P. 1 – 36.
10. Li M. Research on condensation heat transfer characteristics of R447A, R1234ze, R134a and R32 in multi-port micro-channel tubes / M. Li, Q. Guo, J. Lv // 12^th IEA Heat Pump Conference. – 2017. – 1–8.
11. Lopez Belchi A. Characterisation of heat transfere and pressure drop in condensation processes within minichannel tubes with last generation of the refrigerant fluids : dys. … Ph. D. : Lopez Belchi Alejandro D. – Cartagena, 2014. – 167 p.
12. Park K. J. Flow Condensation Heat Transfer Coefficients of R22, R410A and Propane in Aluminium Multi-Channel Tube / K. J. Park, K. J. Lee, D. Jung // Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering. – 2005. – Vol. 17. – № 7. – P. 649–658.
13. Zhang H.-Y. Experimental investigation of condensation heat transfer and pressure drop of R22, R410A and R407C in mini-tubes / H.-Y. Zhang, J.-M. Li, N. Liu, B.-X. Wang // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2012. – Vol. 55. – P. 3522–3532.
14. Vu P. Q. Condensation heat transfer using R410A in multiport minichanel tubes // Proceedings of the Asian Conference on Thermal Sciences, 1^st ASTC March 26-30, (2017), pp. 1–6/
15. Lopez-Belchi A. R32 Heat Transfer Coefficient During Condensation In A Mini-Channel Multiport Tube. / A. Lopez-Belchi, F. Illan-Gomez, J.-R. Garcia-Cascales, F. Vera-Garcia // 15th International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue , July 14 –17. – 2014. – 2488. – P.  1–10.
16. Bortolato M. Two-phase heat transfer inside minichanels: fundamentals and applications in refrigeration and solar technology : dys. … Ph. D. : Bortolato Matteo. – Padova, 2014. – 182 p.
17. Liu N. Numerical simulation of R32 condensation heat transfer in horizontal circular microchannels / N. Liu, J. Li // CIESC Journal. – 2014. – Vol. 65. – P. 4246–4253.
18. Del Col, D., et al., Condensation Heat Transfer and Pressure Drop with Propane in a Minichannel, International Refrigeration and Air Conditioning Conference, (2012), 2572, p. 1–9.