Tepelný výměník s kondenzací vodní páry na vnějším povrchu vertikální trubky

A Heat Exchanger with Water Vapor Condensation on the External Surface of a Vertical Pipe

journal article in Web of Science

en

The paper is concerned with water vapor condensation on vertical pipes. The vertical position of pipes in a condenser is not discussed very often. Its application has a number of particularities in terms of the numerical determination of heat transfer. In the first stage of this paper, the authors focus on the experimental identification of heat transfer during vapor condensation on vertical pipes with a diameter of 14.0 × 1.0 mm. The pipes are placed in a narrow channel and the steam flows around them in a perpendicular direction. Two channel widths were tested, i.e., 20.0 and 24.0 mm. In the second stage, numerical modelling (CFD) is used for a detailed identification of the vapor velocity fields near the pipes. In the third stage, the results of the experimental measurements and numerical modelling are compared with data published by various authors. There are studies in the literature dealing with axial flow around vertical pipes; however, the associated results are based on conditions which are distinct from those applied in our study. The outcome of this paper is the specification of the heat transfer coefficient and the calculation formulas precisely describing the studied condenser configuration.

Prezentovaný článek se věnuje problematice kondenzace vodní páry na vertikálních trubkách. Vertikální orientace trubek v kondenzátoru je málo využívána. Její uplatnění má řadu specifik z pohledu výpočtového stanovení přestupu tepla. Autoři tohoto článku se v prvním kroku věnují experimentální identifikaci přestupu tepla při kondenzaci páry na vertikálních trubkách o prů-měru 14.0 × 1.0 mm. Trubky jsou umístěny v úzkém kanále o testovaných dvou šířkách kanálu (20.0 a 24.0 mm) a pára kolem nich proudí v křížovém směru. V druhém kroku je použito numerické modelování (CFD) pro detailní identifikaci rychlostních polí páry v okolí trubek. Ve třetím kroku jsou Výsledky experimentálních měření a numerického modelování porovnány s dostupnými vztahy publikovanými různými autory. V literatuře se vyskytují studie zabývající se axiálním prouděním v okolí vertikálních trubek. Jejich výsledky mají pro naše podmínky velký rozptyl. Výstupem článku je konkretizace součinitele přestupu tepla a výpočtových vztahů věrně posti-hujících studovanou konfiguraci kondenzátoru.

The paper is concerned with water vapor condensation on vertical pipes. The vertical position of pipes in a condenser is not discussed very often. Its application has a number of particularities in terms of the numerical determination of heat transfer. In the first stage of this paper, the authors focus on the experimental identification of heat transfer during vapor condensation on vertical pipes with a diameter of 14.0 × 1.0 mm. The pipes are placed in a narrow channel and the steam flows around them in a perpendicular direction. Two channel widths were tested, i.e., 20.0 and 24.0 mm. In the second stage, numerical modelling (CFD) is used for a detailed identification of the vapor velocity fields near the pipes. In the third stage, the results of the experimental measurements and numerical modelling are compared with data published by various authors. There are studies in the literature dealing with axial flow around vertical pipes; however, the associated results are based on conditions which are distinct from those applied in our study. The outcome of this paper is the specification of the heat transfer coefficient and the calculation formulas precisely describing the studied condenser configuration.

kondenzace; vodní pára; tepelný výměník; přenos tepla; křížový tok; vertikální trubky

condensation; water vapor; heat exchanger; heat transfer; cross flow; vertical tubes

03.08.2022

MDPI

1996-1073

15

15

1–16

16