1990•International Journal of Heat and Mass TransferOpen access

Low Reynolds number heat and mass transfer measurements of an overall counterflow, baffled, finned-tube, condensing heat exchanger

Anthony M. Jacobi, VICTOR W. GOLDSCHMIDT

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Abstract

The heat and mass transfer performance of a condensing heat exchanger is characterized. The study is conducted on an indirect contact, direct transfer, overall counterflow, baffled, copper, finned-tube heat exchanger. Heat and mass transfer data are correlated, and a comparison is made to other studies. Interesting behavior and contrasts of the low Reynolds sensible heat transfer in the condensing and non-condensing cases is observed, and a mechanism explaining the physics of these observations is hypothesized. On caractérise les performances en transfert de chaleur et de masse d'un échangeur à condensation. L'étude concerne un échangeur à contact indirect, globalement à contre-courant, avec tube aileté en cuivre et avec baffles. Les résultats de transfert de chaleur et de masse sont corrélés et on fait une comparaison avec d'autres études. On observe un comportment intéressant du transfert de chaleur sensible aux faibles nombres de Reynolds dans les cas de condensation et de non condensation, et on présente une explication physique de ces observations. Die Wärm- und Stoffübertragung in einem Kondensations-Wärmeaustauscher wird beschrieben. Die Untersuchung wurde an einem Rippenrohr-Wärmeaustauscher aus Kupfer mit Umlenkblechen bei indirektem Kontakt, direktem Austausch und Gegenstrom durchgeführt. Die Meβwerte der Wärme- und Stoffübertragung werden korreliert und mit anderen Untersuchungen verglichen. Es werden interessante Phänomene und Gegensätzlichkeiten beim Wärmeübergang mit kleiner Reynolds-Zahl für Fälle mit und ohne Kondensation beobachtet. Ein Mechanismus zur Erklärung der Physik dieser Beobachtungen wird vorgeschlagen. Пpeдcтaвлeны тeплo- и мaccooбмeнныe чapaктepиcтики кoндeнcaтopaтeплooбмeнникa. Иccлeдoвaниe пpoвoдидocь нa мeднoм пpoтивoтoчнoм peкyпepaтивнoм тeплooбмeнникe c oтpaжaтeлями н opeβpeнными тpyβaми. Пoлyчeны кoppeляции дaнныч тeплo- и мaccooβмeнa и пpoвeдeнo cpaвнeниe c peзyльтaтaми дpyгич иccлeдoвaний. Oтмeчeны иитepecныe paзличия пpoтeкaния пpoцeccoв тeплooбмeнa, чyвcтвнтeльнoгo к знaчeниям чиcлa Peйнoльдca в кoндeнcиpyющичcя и нeкoндeнcиpyющичcя гaзaч, a тaкжe выcкaзaнo пpeдпoлoжeниe o мeчaнизмe, лeжaщeм в ocнoвe нaблюдaeмыч пpoцeccoв.

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The heat and mass transfer performance of a condensing heat exchanger is characterized. The study is conducted on an indirect contact, direct transfer, overall counterflow, baffled, copper, finned-tube heat exchanger. Heat and mass transfer data are correlated, and a comparison is made to other studies. Interesting behavior and contrasts of the low Reynolds sensible heat transfer in the condensing and non-condensing cases is observed, and a mechanism explaining the physics of these observations is hypothesized. On caractérise les performances en transfert de chaleur et de masse d'un échangeur à condensation. L'étude concerne un échangeur à contact indirect, globalement à contre-courant, avec tube aileté en cuivre et avec baffles. Les résultats de transfert de chaleur et de masse sont corrélés et on fait une comparaison avec d'autres études. On observe un comportment intéressant du transfert de chaleur sensible aux faibles nombres de Reynolds dans les cas de condensation et de non condensation, et on présente une explication physique de ces observations. Die Wärm- und Stoffübertragung in einem Kondensations-Wärmeaustauscher wird beschrieben. Die Untersuchung wurde an einem Rippenrohr-Wärmeaustauscher aus Kupfer mit Umlenkblechen bei indirektem Kontakt, direktem Austausch und Gegenstrom durchgeführt. Die Meβwerte der Wärme- und Stoffübertragung werden korreliert und mit anderen Untersuchungen verglichen. Es werden interessante Phänomene und Gegensätzlichkeiten beim Wärmeübergang mit kleiner Reynolds-Zahl für Fälle mit und ohne Kondensation beobachtet. Ein Mechanismus zur Erklärung der Physik dieser Beobachtungen wird vorgeschlagen. Пpeдcтaвлeны тeплo- и мaccooбмeнныe чapaктepиcтики кoндeнcaтopaтeплooбмeнникa. Иccлeдoвaниe пpoвoдидocь нa мeднoм пpoтивoтoчнoм peкyпepaтивнoм тeплooбмeнникe c oтpaжaтeлями н opeβpeнными тpyβaми. Пoлyчeны кoppeляции дaнныч тeплo- и мaccooβмeнa и пpoвeдeнo cpaвнeниe c peзyльтaтaми дpyгич иccлeдoвaний. Oтмeчeны иитepecныe paзличия пpoтeкaния пpoцeccoв тeплooбмeнa, чyвcтвнтeльнoгo к знaчeниям чиcлa Peйнoльдca в кoндeнcиpyющичcя и нeкoндeнcиpyющичcя гaзaч, a тaкжe выcкaзaнo пpeдпoлoжeниe o мeчaнизмe, лeжaщeм в ocнoвe нaблюдaeмыч пpoцeccoв.

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Key contribution

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Method / approach

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Main findings

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Limitations

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Applications

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The heat and mass transfer performance of a condensing heat exchanger is characterized. The study is conducted on an indirect contact, direct transfer, overall counterflow, baffled, copper, finned-tube heat exchanger. Heat and mass transfer data are correlated, and a comparison is made to other studies. Interesting behavior and contrasts of the low Reynolds sensible heat transfer in the condensing and non-condensing cases is observed, and a mechanism explaining the physics of these observations is hypothesized. On caractérise les performances en transfert de chaleur et de masse d'un échangeur à condensation. L'étude concerne un échangeur à contact indirect, globalement à contre-courant, avec tube aileté en cuivre et avec baffles. Les résultats de transfert de chaleur et de masse sont corrélés et on fait une comparaison avec d'autres études. On observe un comportment intéressant du transfert de chaleur sensible aux faibles nombres de Reynolds dans les cas de condensation et de non condensation, et on présente une explication physique de ces observations. Die Wärm- und Stoffübertragung in einem Kondensations-Wärmeaustauscher wird beschrieben. Die Untersuchung wurde an einem Rippenrohr-Wärmeaustauscher aus Kupfer mit Umlenkblechen bei indirektem Kontakt, direktem Austausch und Gegenstrom durchgeführt. Die Meβwerte der Wärme- und Stoffübertragung werden korreliert und mit anderen Untersuchungen verglichen. Es werden interessante Phänomene und Gegensätzlichkeiten beim Wärmeübergang mit kleiner Reynolds-Zahl für Fälle mit und ohne Kondensation beobachtet. Ein Mechanismus zur Erklärung der Physik dieser Beobachtungen wird vorgeschlagen. Пpeдcтaвлeны тeплo- и мaccooбмeнныe чapaктepиcтики кoндeнcaтopaтeплooбмeнникa. Иccлeдoвaниe пpoвoдидocь нa мeднoм пpoтивoтoчнoм peкyпepaтивнoм тeплooбмeнникe c oтpaжaтeлями н opeβpeнными тpyβaми. Пoлyчeны кoppeляции дaнныч тeплo- и мaccooβмeнa и пpoвeдeнo cpaвнeниe c peзyльтaтaми дpyгич иccлeдoвaний. Oтмeчeны иитepecныe paзличия пpoтeкaния пpoцeccoв тeплooбмeнa, чyвcтвнтeльнoгo к знaчeниям чиcлa Peйнoльдca в кoндeнcиpyющичcя и нeкoндeнcиpyющичcя гaзaч, a тaкжe выcкaзaнo пpeдпoлoжeниe o мeчaнизмe, лeжaщeм в ocнoвe нaблюдaeмыч пpoцeccoв.

Key concepts: Thermodynamics, Reynolds number, Physics, Heat exchanger, Baffle, Heat transfer, Condensation, Materials science

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