Tester l’efficacité de transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur de tube à ailettes

Chemical Engineering
 

Overview

Source : Michael G. Benton et Kerry M. Dooley, département de génie chimique, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiane

Échangeurs de chaleur transfèrent la chaleur d’un fluide à un autre fluide. Plusieurs classes d’échangeurs de chaleur existent pour combler des besoins différents. Certains des types plus courants sont la coquille et échangeurs à tubes et plaques échangeurs1. Échangeurs de chaleur multitubulaire utilisent un système de tubes où le liquide coule1. Un ensemble de tubes contient le liquide pour être refroidi ou réchauffé, tandis que le deuxième jeu contient le liquide qui sera soit absorber la chaleur ou les transmettre1. Échangeurs thermiques à plaques utilise un concept similaire, dans laquelle plaques sont étroitement jointes avec un petit espace entre chacun pour liquide à débit1. Le liquide qui coule entre les plaques alterne entre le chaud et le froid afin que la chaleur se déplacera vers ou depuis le flux nécessaire1. Ces échangeurs ont de larges surfaces, donc ils sont généralement plus efficaces1.

Pour cette expérience vise à tester l’efficacité de transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur à ailettes-tube (Figure 1) et la comparer à l’efficacité théorique d’un échangeur de chaleur sans palmes. Les données expérimentales seront mesurées pour trois différents débits de monoethylene glycol (MEG). Deux débits d’eau différents pour chaque débit de MEG seront utilisés. À l’aide de la méthode de tracé de Wilson les coefficients de transfert de chaleur seront déterminés d’après les données expérimentales. En outre, nombre de Reynold et la quantité de chaleur transférée seront comparés pour débit avec et sans les nageoires afin d’évaluer l’efficacité de transfert de chaleur.

Figure 1
Figure 1 : échangeur thermique à tubes à ailettes. 1) MEG température 2) Entrée température température d’entrée de MEG 3) 4) sortie température eau 5) compteur d’eau 6) MEG accumulation vue/cylindre en verre.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Génie chimique. Tester l’efficacité de transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur de tube à ailettes. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Échangeurs de chaleur transfèrent la chaleur entre deux ou plusieurs fluides. Les échangeurs utilisent des espèces fluides qui coulent dans un espace séparé d’un flux adverse qui fournit chaleur. Nageoires peuvent être ajoutés à la zone de flux afin de faciliter le transfert de chaleur plus, car elles augmentent la surface disponible pour le transfert. Les nageoires ajoutés réduire la zone à travers laquelle l’espèce se jette et fournit plus de surfaces qui peut former des couches limites, d'où un flux qui est moins turbulent. Le moins turbulent par flux, la couche limite plus grande il aura. Une couche limite inhibe le transfert de chaleur, donc moins de chaleur est transférée à moins un écoulement turbulent. Lorsque la couche limite est laminaire, il y a très peu de mélange.

La relation entre la surface à travers laquelle chaleur peut circuler et le coefficient de transfert de chaleur est utilisé dans le calcul de la chaleur totale transférée. Cette relation est calculée par l’équation 1 :

Equation 1(1)

Q est la chaleur transférée (Btu/h), U est le coefficient de transfert thermique global, A est la zone à travers lequel la chaleur est transférée (pi2), ΔTLM est la différence de température moyenne logarithmique.

L’équation de coefficient de transfert thermique global est :

Equation 2(2)

où A etb est la surface du tube intérieur nu, unf est la superficie des nageoires, uneLM est la différence de surface moyenne logarithmique A est la surface de la conduite (o = dehors, j’ai = à l’intérieur), épaisseur de Δx de la pipe, k est la conductivité thermique de le tuyau

La méthode de tracé de Wilson utilise des données expérimentales pour trouver UoAo de bilan énergétique typique sur le flux de MEG et tracer son réciproque à 1 / Re0,8 de l’intérieur tuyau. En montage d’une ligne droite et en trouvant l’ordonnée à l’origine, qui est liée à la coefficient de transfert thermique et est décrite dans les deux premiers termes sur la droite de l’équation ci-dessus. Une équation de l’efficacité de nageoire typique profil rectangulaire longitudinal est utilisée comme la deuxième équation à résoudre pour l’efficacité de nageoires et le coefficient de transfert thermique en réduisant au minimum la somme des carrés des fonction objective. Cette méthode est appliquée aux conditions d’écoulement de MEG avec différents débits d’eau.

Pour calculer le coefficient de transfert thermique, le nombre de Reynolds est utilisé, qui est donnée par l’équation suivante :

Equation 3(3)

où G est la masse vitesse d’écoulement du fluide, D étant le diamètre du tuyau où le fluide s’écoule (Deq, le diamètre équivalent remplacera D pour les calculs avec les ailerons), et µ est la viscosité du fluide. Équation d’efficacité nageoire pour un aileron de profil rectangulaire longitudinal est :

Equation 4(4)

où m est √(2h/kt), h est le coefficient de transfert thermique, k est la conductivité thermique de la tuyauterie, t est l’épaisseur de la nageoire, et b est la hauteur de la nageoire.

Procedure

1. Lancez et détermination du taux de débit

  1. Ouvrir la valve de charge située sous le générateur de vapeur.
  2. Allumer l’appareil et laisser 15 min pour commencer à former la vapeur.
  3. Calculer le débit d’eau
    1. Déclencher un chronomètre et surveiller la jauge affichant le volume d’eau.
    2. La montre s’arrête après 30 s et enregistrement du volume total d’eau affichée sur la jauge.
    3. Diviser le volume d’eau au moment de déterminer le débit volumétrique.
  4. Enregistrement de la vitesse d’écoulement de MEG du débitmètre.
  5. Observez la température entre les thermocouples et les valeurs.

2. varier le débit et la fermeture vers le bas

  1. Pour collecter les données pour 6 pistes différentes, la valeur du débit d’eau soit un haut ou bas débit et courir avec une haute, moyenne ou faible débit de MEG.
    1. Pour référence, les débits précédents ont été utilisées : 0.0439, 0.0881 et 0,1323 gal/sec pour le faible, moyen et haut débit de MEG, respectivement.
  2. Comme le précédent, enregistrer les débits volumétriques et la différence de température sur le thermocouple pour chaque série.
  3. Lorsque vous avez terminé, arrêtez l’appareil.
    1. Fermer les vannes pour arrêter le débit de vapeur, monoéthylène glycol et d’eau.
    2. Mettre l’interrupteur principal.

3. les calculs

  1. 1 équation permet de calculer la chaleur totale transférée, Q, avec la différence de température lire les thermocouples (appareils utilisés pour mesurer la température) et les dimensions physiques connues de l’échangeur de chaleur (trouvé dans le manuel de l’utilisateur pour l’appareil utilisé ). Les différences de température peuvent être prises d’après les relevés de température de chaque course.
  2. Calculer la chaleur transférée pour chaque essai de fonctionnement unique et la méthode de tracé de Wilson permet de trouver les coefficients de transfert de chaleur pour les trois débits de MEG.
  3. Comparez les calculé chaleur transférée et le nombre de Reynolds aux valeurs théoriques de l’échangeur de chaleur sans palmes.

Échangeurs de chaleur transfert de chaleur entre les deux espèces et sont utilisés pour une grande variété d’applications de radiateurs de voiture vers des usines de produits chimiques à grande échelle. Il y a beaucoup de conceptions de l’échangeur de chaleur dont shell et des échangeurs à tubes et des échangeurs à tubes à ailettes. Pour ces derniers un tableau des tubes et des nageoires est utilisé pour transférer la chaleur du liquide chaud au liquide froid. Et compréhension de l’efficacité de transfert de chaleur est importante pour l’optimisation de conception de l’échangeur de chaleur et leur intégration dans des systèmes plus grands. Cette vidéo va illustrer les principes d’échangeurs de chaleur, montrent comment calculer le coefficient de transfert thermique et l’efficacité d’un échangeur thermique à tubes à ailettes et discuter des applications connexes.

Maintenant, regardons comment les échangeurs de chaleur fonctionnent et examiner les principes qui régissent leur efficacité. Le transfert de chaleur dans un échangeur de chaleur est généré par des espèces fluides en contact étroit qui sont séparés par une barrière physique. Elles peuvent découler soit parallèle ou un comptoir actuellement les uns aux autres. Échangeurs de chaleur grâce aux différences de température locale entre les fluides. Le plus chaud des deux fluides entrant dans l’échangeur de chaleur se fermera avec une température réduite alors que le froid se fermera avec une augmentation de la température. L’efficacité de transfert de chaleur peut être augmentée par l’addition des nageoires à la zone de flux, ce qui augmente la surface disponible pour le transfert de chaleur. Toutefois, les nageoires ajoutés diminuent également la région à travers laquelle le fluide s’écoule, prévoyant plus de surfaces pour former des couches limites. Une couche limite est la mince couche de fluide en contact avec la surface concernée par le partage des forces. Lorsque la couche limite est laminaire, il y a très peu de mélange et transfert de chaleur est inhibée. À des débits plus élevés, ou de plus longues distances, l’écoulement laminaire se décompose et les transitions d’un écoulement turbulent où se mêle plus efficacement le liquide en vrac. Pendant le fonctionnement de l’état d’équilibre, de la chaleur totale transférée, Q, peut être calculée en utilisant le coefficient global de transmission thermique U, la région où coule la chaleur, A et delta TLM, la différence de température moyenne logarithmique entre la chaleur et l’écoulement du fluide en vrac surface. UA est la conductance globale et est une mesure de la capacité de transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur. Le coefficient global de transfert thermique est déterminé par cette équation qui prend en compte les surfaces du tuyau et nageoires, les coefficients de transfert de chaleur et la conductivité thermique et l’épaisseur du tube. Le coefficient de transfert thermique est estimé à partir des données expérimentales à l’aide des méthodes graphiques tels que l’intrigue de Wilson qui trace la réciproque de la conductance globale contre une par rapport à la compagnie Reynolds élevé à la puissance de huit dixièmes. Régression linéaire sert à résoudre pour les coefficients de transfert de chaleur. Numéro de la Reynold sans dimension est la ration des forces d’inertie aux forces visqueuses et il a utilisé pour décrire le modèle d’écoulement. Où D est le diamètre équivalent du tuyau, G est que la masse vitesse du fluide et Mu est la viscosité du fluide. Nombre d’un Reynold plus élevé indique un écoulement plus turbulent, grand transfert de chaleur de mélange et de l’augmentation de fluide. Maintenant que vous comprenez comment calculer les coefficients de transfert de chaleur et les numéros de Reynold, nous allons évaluer l’efficacité de transfert de chaleur d’un échangeur thermique à tubes à ailettes en faisant varier les débits d’eau et monoetilenglicol.

Avant votre départ, vous pouvez vous familiariser avec le dispositif d’échangeur de chaleur à tubes à ailettes. Ouvrir la valve de charge, allumer l’appareil et attendre pour commencer à former la vapeur. À l’aide d’un chronomètre et la jauge, déterminer la vitesse d’écoulement de l’eau. Démarrez votre chronomètre et surveiller la jauge affichant le volume d’eau. Arrêter le chronomètre après 30 secondes. Noter le volume total d’eau sur le gage et diviser le volume de temps chronométré. Ensuite, lire la vitesse d’écoulement de MEG à l’écran. Lorsque les 30 secondes pour le calcul du taux de débit se sont écoulés, noter la température depuis les thermocouples.

Maintenant, varier les débits afin d’obtenir des données pour les six parcours uniques. Chaque série se compose d’un jeu d’eau et débit de MEG. Régler le débit de l’eau à haute ou basse et exécutez-le avec une vitesse d’écoulement élevée, moyenne ou faible de MEG pour un total de six pistes. Répéter l’opération ci-dessus pour chaque débit enregistrer les débits volumétriques de l’eau et MEG et la différence de température du thermocouple. Lorsque vous avez terminé, arrêtez l’appareil. Fermer les vannes pour le débit de vapeur, de glycol et d’eau. Puis éteignez l’interrupteur principal.

Pour calculer que la chaleur totale transférée, Q, pour chaque série, utilisez les écarts de températures obtenues de chaque expérience et paramètres physiques du monoetilenglicol. Puis déterminer la Reynold numéro pour chaque course unique en utilisant les dimensions de la pipe et la vitesse de la masse et la viscosité de l’eau.

Maintenant nous allons comparer les résultats aux valeurs théoriques de l’échangeur de chaleur sans palmes. Une parcelle de Wilson a été utilisée pour déterminer les coefficients de transfert de chaleur en traçant un sur UA, contre un sur nombre de Reynold, élevé à la puissance huit dixièmes et concernant le linéaire apte à l’équation pour le coefficient global de transfert thermique. Le bleu, les lignes rouges et vertes indiquent les débits monoetilenglicol haute, moyenne et basse dans l’expérience. Par rapport à un tube non à nageoires rayonnées, les tubes à ailettes n’atteignait pas un écoulement turbulent. Les nageoires fournissent des surfaces supplémentaires pour couches limites pour former et maintiennent le monoetilenglicol dans un régime d’écoulement laminaire plus. Toutefois, lorsqu’en comparant la chaleur transférée entre l’échangeur avec et sans palmes à différents débits de MEG, il est clair qu’un tube à ailettes transféré plus de chaleur qu’un tube sans ailettes aux mêmes paramètres de fonctionnement. Transfert de chaleur est plus efficace avec une plus grande surface, malgré le fait que les tubes à ailettes induisent à flux laminaire, leur rendement thermique est beaucoup plus élevé que pour le tube non à nageoires.

Échangeurs de chaleur sont utilisés dans une variété de configurations pour transférer la chaleur d’une espèce à l’autre. Dans tous les bâtiments, échangeurs de chaleur font partie des systèmes de chauffage et de climatisation pour réguler la température. Ils sont également utilisés pour contrôler la température du patient core dans les milieux de soins intensifs, comme après un arrêt cardiaque, fièvre neurogène ou une chirurgie. Échangeurs de chaleur sont également utilisés sur la petite échelle dans le prévoit et extraits de précipitation de chaleur des protéines de la plante. Cette technique a été utilisée dans l’extraction d’un candidat-vaccin antipaludique de plants de tabac transgéniques pour réduire la concentration des protéines de la cellule hôte.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE d’échangeurs de chaleur de tube à ailettes. Vous devez maintenant comprendre les principes de transfert de chaleur, être en mesure d’évaluer l’efficacité de la chaleur et de connaître plusieurs applications d’échangeurs de chaleur dans différents processus. Merci de regarder.

Results

L’échangeur de chaleur de tube à ailettes n’atteignait pas un écoulement turbulent (Figure 2). Les ailettes de fournissent des surfaces supplémentaires sur qui forment des couches limites, connue par la théorie de l’écoulement laminaire et turbulent. Si le fluide n’est pas à une vitesse suffisante, le fluide n’atteindra pas de turbulence. Les couches limites entre les ailettes se chevauchent dans la région de laminaire, ce fluide va rester laminaire.

Figure 2
Figure 2 : Nombre de Reynolds pour chaque paramètre.

La quantité de chaleur transférée, Q, dans les tubes avec et sans palmes à différents débits de MEG était comparé (Figure 3). Les résultats montrent qu’un tube à ailettes transfère la chaleur plus qu’un tube sans palmes dans les mêmes conditions de fonctionnement. Dans cette expérience, les nageoires nettement améliorée de transfert de chaleur. C’est parce que le transfert de chaleur est plus efficace lorsqu’il existe une plus grande surface. L’échangeur de chaleur à ailettes-tube a transféré plus de chaleur (Figure 3), malgré le nombre de Reynolds inférieur (Figure 2).

Figure 3
Figure 3 : La chaleur transférée entre les échangeurs avec et sans palmes pour chaque débit.

Applications and Summary

Échangeurs de chaleur sont utilisés dans une variété d’industries, y compris l’agriculture, la production chimique et CVC. Pour cette expérience visait à tester l’efficacité de transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur de tube à ailettes et comparez-le à l’efficacité théorique d’un échangeur de chaleur sans palmes. Des données expérimentales a été mesurées pour trois différents débits de monoethylene glycol (MEG) et deux débits d’eau unique pour chaque débit de MEG utilisé. Nombre de Reynold a été déterminée pour l’écoulement avec et sans les ailettes et a été utilisé pour calculer le coefficient de transfert thermique, la superficie et fin d’efficacité pour chaque essai de fonctionnement unique. Ces données a été utilisées pour évaluer si un écoulement turbulent est possible sans les ailettes et sous le jeu de conditions d’essai la plupart transfert de chaleur se produit. Les tubes à ailettes n’atteignent pas un écoulement turbulent. Les résultats ont montré qu’un tube fin transférera plus de chaleur qu’un tube sans palmes dans les mêmes conditions de fonctionnement car le débit de MEG à travers l’échangeur de chaleur atteindra pas de turbulence.

Dans l’industrie de l’agriculture, échangeurs de chaleur sont utilisés dans le traitement du sucre et éthanol2. Ces deux produits sont transformés en un jus, qui doit être chauffé à être encore transformés2. Échangeurs de chaleur sont utilisés pour le chauffage du jus pour clarifier2. Une fois que les jus ont été transformées en même sirops, chauffe supplémentaire avec échangeurs est nécessaire de poursuivre le traitement et mélasse de formule2. Mélasse est refroidi à l’aide d’échangeurs de chaleur, après quoi il peut être stocké pour un traitement ultérieur2.

Chauffage, ventilation et des systèmes de climatisation, ensemble connus comme HVAC, tous font l’utilisation des échangeurs de chaleur3. Climatisation domestique et appareils de chauffage font l’utilisation des échangeurs de chaleur3. Dans les milieux plus gros, des usines chimiques, les hôpitaux et les centres de transport que font utilisent d’échangeur de chaleur similaire HVAC, sur une beaucoup plus grande échelle3. Dans l’industrie chimique, échangeurs de chaleur sont utilisés pour le chauffage et le refroidissement d’une grande variété de processus4. Fermentation, distillation et fragmentation que font tous utilisent des échangeurs de chaleur4. Encore plus de processus comme la rectification et la purification nécessitent des échangeurs de chaleur4.

References

  1. Types of Heat Exchangers." Types of Heat Exchangers. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
  2. Heat exchangers for sugar factories and distilleries." Heat exchanger for sugar and ethanol industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
  3. Biotechnology and green chemistry heat exchangers." Heat exchanger for green chemical industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
  4. Heat exchangers for heating and cooling." Heat exchangers for district heating, cooling and HVAC. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.

1. Lancez et détermination du taux de débit

  1. Ouvrir la valve de charge située sous le générateur de vapeur.
  2. Allumer l’appareil et laisser 15 min pour commencer à former la vapeur.
  3. Calculer le débit d’eau
    1. Déclencher un chronomètre et surveiller la jauge affichant le volume d’eau.
    2. La montre s’arrête après 30 s et enregistrement du volume total d’eau affichée sur la jauge.
    3. Diviser le volume d’eau au moment de déterminer le débit volumétrique.
  4. Enregistrement de la vitesse d’écoulement de MEG du débitmètre.
  5. Observez la température entre les thermocouples et les valeurs.

2. varier le débit et la fermeture vers le bas

  1. Pour collecter les données pour 6 pistes différentes, la valeur du débit d’eau soit un haut ou bas débit et courir avec une haute, moyenne ou faible débit de MEG.
    1. Pour référence, les débits précédents ont été utilisées : 0.0439, 0.0881 et 0,1323 gal/sec pour le faible, moyen et haut débit de MEG, respectivement.
  2. Comme le précédent, enregistrer les débits volumétriques et la différence de température sur le thermocouple pour chaque série.
  3. Lorsque vous avez terminé, arrêtez l’appareil.
    1. Fermer les vannes pour arrêter le débit de vapeur, monoéthylène glycol et d’eau.
    2. Mettre l’interrupteur principal.

3. les calculs

  1. 1 équation permet de calculer la chaleur totale transférée, Q, avec la différence de température lire les thermocouples (appareils utilisés pour mesurer la température) et les dimensions physiques connues de l’échangeur de chaleur (trouvé dans le manuel de l’utilisateur pour l’appareil utilisé ). Les différences de température peuvent être prises d’après les relevés de température de chaque course.
  2. Calculer la chaleur transférée pour chaque essai de fonctionnement unique et la méthode de tracé de Wilson permet de trouver les coefficients de transfert de chaleur pour les trois débits de MEG.
  3. Comparez les calculé chaleur transférée et le nombre de Reynolds aux valeurs théoriques de l’échangeur de chaleur sans palmes.

Échangeurs de chaleur transfert de chaleur entre les deux espèces et sont utilisés pour une grande variété d’applications de radiateurs de voiture vers des usines de produits chimiques à grande échelle. Il y a beaucoup de conceptions de l’échangeur de chaleur dont shell et des échangeurs à tubes et des échangeurs à tubes à ailettes. Pour ces derniers un tableau des tubes et des nageoires est utilisé pour transférer la chaleur du liquide chaud au liquide froid. Et compréhension de l’efficacité de transfert de chaleur est importante pour l’optimisation de conception de l’échangeur de chaleur et leur intégration dans des systèmes plus grands. Cette vidéo va illustrer les principes d’échangeurs de chaleur, montrent comment calculer le coefficient de transfert thermique et l’efficacité d’un échangeur thermique à tubes à ailettes et discuter des applications connexes.

Maintenant, regardons comment les échangeurs de chaleur fonctionnent et examiner les principes qui régissent leur efficacité. Le transfert de chaleur dans un échangeur de chaleur est généré par des espèces fluides en contact étroit qui sont séparés par une barrière physique. Elles peuvent découler soit parallèle ou un comptoir actuellement les uns aux autres. Échangeurs de chaleur grâce aux différences de température locale entre les fluides. Le plus chaud des deux fluides entrant dans l’échangeur de chaleur se fermera avec une température réduite alors que le froid se fermera avec une augmentation de la température. L’efficacité de transfert de chaleur peut être augmentée par l’addition des nageoires à la zone de flux, ce qui augmente la surface disponible pour le transfert de chaleur. Toutefois, les nageoires ajoutés diminuent également la région à travers laquelle le fluide s’écoule, prévoyant plus de surfaces pour former des couches limites. Une couche limite est la mince couche de fluide en contact avec la surface concernée par le partage des forces. Lorsque la couche limite est laminaire, il y a très peu de mélange et transfert de chaleur est inhibée. À des débits plus élevés, ou de plus longues distances, l’écoulement laminaire se décompose et les transitions d’un écoulement turbulent où se mêle plus efficacement le liquide en vrac. Pendant le fonctionnement de l’état d’équilibre, de la chaleur totale transférée, Q, peut être calculée en utilisant le coefficient global de transmission thermique U, la région où coule la chaleur, A et delta TLM, la différence de température moyenne logarithmique entre la chaleur et l’écoulement du fluide en vrac surface. UA est la conductance globale et est une mesure de la capacité de transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur. Le coefficient global de transfert thermique est déterminé par cette équation qui prend en compte les surfaces du tuyau et nageoires, les coefficients de transfert de chaleur et la conductivité thermique et l’épaisseur du tube. Le coefficient de transfert thermique est estimé à partir des données expérimentales à l’aide des méthodes graphiques tels que l’intrigue de Wilson qui trace la réciproque de la conductance globale contre une par rapport à la compagnie Reynolds élevé à la puissance de huit dixièmes. Régression linéaire sert à résoudre pour les coefficients de transfert de chaleur. Numéro de la Reynold sans dimension est la ration des forces d’inertie aux forces visqueuses et il a utilisé pour décrire le modèle d’écoulement. Où D est le diamètre équivalent du tuyau, G est que la masse vitesse du fluide et Mu est la viscosité du fluide. Nombre d’un Reynold plus élevé indique un écoulement plus turbulent, grand transfert de chaleur de mélange et de l’augmentation de fluide. Maintenant que vous comprenez comment calculer les coefficients de transfert de chaleur et les numéros de Reynold, nous allons évaluer l’efficacité de transfert de chaleur d’un échangeur thermique à tubes à ailettes en faisant varier les débits d’eau et monoetilenglicol.

Avant votre départ, vous pouvez vous familiariser avec le dispositif d’échangeur de chaleur à tubes à ailettes. Ouvrir la valve de charge, allumer l’appareil et attendre pour commencer à former la vapeur. À l’aide d’un chronomètre et la jauge, déterminer la vitesse d’écoulement de l’eau. Démarrez votre chronomètre et surveiller la jauge affichant le volume d’eau. Arrêter le chronomètre après 30 secondes. Noter le volume total d’eau sur le gage et diviser le volume de temps chronométré. Ensuite, lire la vitesse d’écoulement de MEG à l’écran. Lorsque les 30 secondes pour le calcul du taux de débit se sont écoulés, noter la température depuis les thermocouples.

Maintenant, varier les débits afin d’obtenir des données pour les six parcours uniques. Chaque série se compose d’un jeu d’eau et débit de MEG. Régler le débit de l’eau à haute ou basse et exécutez-le avec une vitesse d’écoulement élevée, moyenne ou faible de MEG pour un total de six pistes. Répéter l’opération ci-dessus pour chaque débit enregistrer les débits volumétriques de l’eau et MEG et la différence de température du thermocouple. Lorsque vous avez terminé, arrêtez l’appareil. Fermer les vannes pour le débit de vapeur, de glycol et d’eau. Puis éteignez l’interrupteur principal.

Pour calculer que la chaleur totale transférée, Q, pour chaque série, utilisez les écarts de températures obtenues de chaque expérience et paramètres physiques du monoetilenglicol. Puis déterminer la Reynold numéro pour chaque course unique en utilisant les dimensions de la pipe et la vitesse de la masse et la viscosité de l’eau.

Maintenant nous allons comparer les résultats aux valeurs théoriques de l’échangeur de chaleur sans palmes. Une parcelle de Wilson a été utilisée pour déterminer les coefficients de transfert de chaleur en traçant un sur UA, contre un sur nombre de Reynold, élevé à la puissance huit dixièmes et concernant le linéaire apte à l’équation pour le coefficient global de transfert thermique. Le bleu, les lignes rouges et vertes indiquent les débits monoetilenglicol haute, moyenne et basse dans l’expérience. Par rapport à un tube non à nageoires rayonnées, les tubes à ailettes n’atteignait pas un écoulement turbulent. Les nageoires fournissent des surfaces supplémentaires pour couches limites pour former et maintiennent le monoetilenglicol dans un régime d’écoulement laminaire plus. Toutefois, lorsqu’en comparant la chaleur transférée entre l’échangeur avec et sans palmes à différents débits de MEG, il est clair qu’un tube à ailettes transféré plus de chaleur qu’un tube sans ailettes aux mêmes paramètres de fonctionnement. Transfert de chaleur est plus efficace avec une plus grande surface, malgré le fait que les tubes à ailettes induisent à flux laminaire, leur rendement thermique est beaucoup plus élevé que pour le tube non à nageoires.

Échangeurs de chaleur sont utilisés dans une variété de configurations pour transférer la chaleur d’une espèce à l’autre. Dans tous les bâtiments, échangeurs de chaleur font partie des systèmes de chauffage et de climatisation pour réguler la température. Ils sont également utilisés pour contrôler la température du patient core dans les milieux de soins intensifs, comme après un arrêt cardiaque, fièvre neurogène ou une chirurgie. Échangeurs de chaleur sont également utilisés sur la petite échelle dans le prévoit et extraits de précipitation de chaleur des protéines de la plante. Cette technique a été utilisée dans l’extraction d’un candidat-vaccin antipaludique de plants de tabac transgéniques pour réduire la concentration des protéines de la cellule hôte.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE d’échangeurs de chaleur de tube à ailettes. Vous devez maintenant comprendre les principes de transfert de chaleur, être en mesure d’évaluer l’efficacité de la chaleur et de connaître plusieurs applications d’échangeurs de chaleur dans différents processus. Merci de regarder.

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