フィンドチューブ熱交換器の熱伝達効率のテスト

出典:マイケル・G・ベントンとケリー・M・ドゥーリー、ルイジアナ州立大学化学工学科、バトンルージュ、ロサンゼルス

熱交換器は、ある流体から別の流体に熱を伝達します。異なるニーズを満たすために熱交換器の複数のクラスが存在します。最も一般的なタイプのいくつかは、シェルとチューブ交換器とプレート交換器¹です。シェルおよびチューブ熱交換器は、流体が流れるチューブのシステムを使用します^。チューブの1セットには冷却または加熱する液体が含まれ、2番目のセットには熱を吸収するか1を伝達する^液体が含まれます。プレート熱交換器は、プレートが^{流れる液体}のための各間の小さなギャップと密接に結合されている同様の概念を使用しています。プレート間を流れる流体は、熱と低温の間で交互に、熱が必要な流れ¹に出入りするようにする。これらの交換器は表面積が大きいため、通常は¹より効率的です。

この実験の目的は、フィン管熱交換器の熱伝達効率をテストし(図1)、フィンのない熱交換器の理論効率と比較することです。実験データは、モノエチレングリコール(MEG)の3つの異なる流量について測定されます。MEG流量ごとに2つの異なる水流量が使用されます。ウィルソンプロット法を使用して、熱伝達係数は実験データから決定されます。さらに、レイノルドの数と転送される熱量は、熱伝達効率を評価するためにフィンの有無にかかわらず流れと比較されます。

図1:フィンドチューブ熱交換器1)MEG出口温度2)水入口温度3)MEG入口温度4)水出口温度5)水量計6)MEG蓄積視力ガラス/シリンダー。

1. 開始および流量決定

1. 蒸気発生器の下にある充電バルブを開きます。
2. ユニットを起動し、蒸気が形成を開始するために15分を許可します。
3. 水の流量を計算する
   1. ストップウォッチを開始し、水の体積を表示するゲージを監視します。
   2. 30sの後に時計を停止し、ゲージに表示される水の総量を記録します。
   3. 体積流量を時間で割って体積流量を決定します。
4. 流量計からのMEG流量を記録します。
5. 熱電対から温度を観察し、値を記録します。

2. 流量の変化とシャットダウン

1. 6 つの異なる実行のデータを収集するには、水の流量を高流量または低流量に設定し、MEG の高、中、または低流量で実行します。
   1. 参考までに、MEG の低、中、高流量に対して、0.0439、0.0881、および 0.1323 gal/秒が使用されています。
2. 前に、各ラン

フィンドチューブ熱交換器が乱流に達しませんでした(図2)。フィンは、層流および乱流理論を通じて知られている境界層が形成される追加のサーフェスを提供します。流体が十分な速度でない場合、流体は乱流に到達しません。フィン間の境界層は層領域で重なり合うので、流体は層状のままです。