Heat transfer enhancement of three types of brazed plate heat exchangers has been evaluated experimentally. The effects of flow resonance in a plate heat exchanger on the heat transfer rate and pressure drop have been investigated in a wide range of mass flow rates in detail. The problem is of particular interest in the innovative design of a plate heat exchanger by flow resonance. The results obtained indicate that both heat transfer coefficient and pressure drop are increased as mass flow rate is increased, as expected. It is also found that the heat transfer enhancement is increased with an increase in the plate pitch, while the heat transfer is decreased with a decrease in the chevron angle. Pressure drop also increased with an increase in the plate pitch and with a decrease in the chevron angle. Heat transfer enhancement in the plate heat exchangers is maximized by flow resonance and the resonance frequency of the present plate heat exchangers is found to be in the range of $10~15\;Hz$.
Plate and shell heat exchanger(P&SHE) is widely applied as evaporators or condensers in the refrigeration and air conditioning systems for their high efficiency and compactness. In order to set up the database for the design of the P&SHE, heat transfer and pressure drop characteristics for single phase flow of water in a plate & shell heat exchanger are experimentally investigated in this study. Single phase heat transfer coefficients were measured for turbulent water flow in a plate and shell heat exchangers by Wilson plot method. The shell side heat transfer resistance was varied and the overall heat transfer coefficients were measured. The single-phase heat transfer coefficients in a plate side were obtained by Wilson plot method. Single-phase heat transfer correlations based on projected heat transfer area and friction factor correlations have been proposed for single phase flow in a plate and shell heat exchanger.
The experimental study was carried out to evaluate the heat transfer performance on the shell side of shell-and-plate finned tube heat exchanger with three different tube numbers(9, 13 and 19). Oil flowing on the shell side was cooled by cold water flowing inside the tubes. A shell-and-tube heat exchanger of an oil cooler consisted of one shell pass and two tube passes with the inner tube diameter of 8.82 mm and the tube length of 575 mm. Mass flow rate was varied from 1.2 to $6.0\;m^3/h$ for oil and from 0.6 to $3.0\;m^3/h$ for cold water, respectively. From the experiment of shell-and-plate finned tube heat exchanger, the shell side heat transfer coefficient of heat exchanger with 9 tubes was compared with that of 13 and 19 tubes. It was found that the heat exchanger with 9 plate finned tubes showed more performance of heat transfer than that of 13 and 19 tubes.
Four simulation models of plastic plate heat exchangers are designed and simulated. The flat plate type heat exchanger is designed as the reference model in order to evaluate how much thermal performance increases. The turbulence promoter type heat exchanger is fabricated with cylindrical-type vortex generators and rib-type turbulence promoters. The corrugate type is obtained from the conventional stainless steel compact heat exchangers, which are called the herringbone-type compact heat exchangers. The dimple type heat exchanger has a number of dimples on its surface. In this study, the flow and heat transfer characteristics of the plastic plate heat exchanger are investigated using numerical simulation and compared with experimental results. The flows are assumed as a three-dimensional, incompressible and turbulent model. The standard k-$\varepsilon$ model is used as the turbulent flow modeling, the SIMPLE algorithm is used to treat the coupling between pressure and velocity, and first order upwind scheme is used for discretization of momentum, turbulent and energy. The computational analysis and experimental results both show that the friction coefficient and Nu number is highest in the corrugate type.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제12권3호
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pp.158-167
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2004
Condensation heat transfer experiments were conducted with a oblong shell and plate heat exchanger without oil in a refrigerant loop using R-134a. An experimental refrigerant loop has been developed to measure the condensation heat transfer coefficient $h_r$ and frictional pressure drop ${\Delta}p_f$ of R-134a in a vertical oblong shell and plate heat exchanger. Four vertical counter flow channels were formed in the oblong shell and plate heat exchanger by four plates having a corrugated sinusoid shape of a $45^{\circ}$ chevron angle. The effects of the refrigerant mass flux, average heat flux, refrigerant saturation temperature and vapor quality were explored in detail. Similar to the case of a plate heat exchanger, even at a very low Reynolds number, the flow in the oblong shell and plate heat exchanger remains turbulent. The results indicate that the condensation heat transfer coefficients and pressure drops increase with the vapor quality. A rise in the refrigerant mass flux causes an increase in the $h_r\;and\;{\Delta}p_f$. Also, a rise in the average heat flux causes an increase in the $h_r$. But the effect of the average heat flux does not show significant effect on the ${\Delta}p_f$. On the other hand, at a higher saturation temperature, both the $h_r\;and\;{\Delta}p_f$. found to be lower. Based on the present data, the empirical correlations are provided in terms of the Nusselt number and friction factor.
This study is discussed about the heat transfer coefficient and the fin efficiency of the heat exchanger having plate fins. A new definition for the fin efficiency of the heat exchanger is proposed. More than one hundred cases were tested numerically for the plate fins having uniform and non-uniform heat transfer coefficient. The previous models for the fin efficiency and the pure heat transfer coefficient were applicable to the heat exchanger only when the NTU is very small. It was found that the fin efficiency of the heat exchanger was nearly the same as the normalized fin temperature. The present model could estimate the pure heat transfer coefficient within a few percent in the present test range of 0<NTU<2.5.
In order to study on influence of fin pitch and shape of heat exchanger on the elevation of heat transfer efficiency, we make models of louvered fin type heat exchanger which was given a transformation of fin pitch in louvered fin type heat exchanger which are of en used now. And the influence of fin pitch on pressure drop and characteristics of heat transfer was experimented and analysed when air velocity and fin pitch was a variable. The results of experiment shows below. Pressure drop shows larger in louvered fin type heat exchanger than in plate fin type heat exchanger, size of pressure drop shows like this order that fin space is 4mm, 5mm, 6mm. Mean heat transfer coefficient shows higher in louvered fin type heat exchanger than in plate fin type heat exchanger, size of mean heat transfer coefficient by fin space shows same in both case in louvered fin type heat exchanger and plate fin type like this order that fin space is 4mm, 5mm, 6mm.
In this study, the following factors are investigated from experiments for a vertical parallel plate heat exchanger under the frosting condition ; the growth of frost layer, the characteristics of heat and mass transfer, the change of mass flow rate of the air passing through the heat exchanger, and the pressure drop of the air in the heat exchanger. The amount of heat and mass flux of water vapor transferred from the air stream to the heat exchanger surface is large at the early stage of frosting and then decreases dramatically, and the extent of decreasing rate becomes moderate with time. The frost layer formed near the inlet of the heat exchanger is thicker and denser than that formed near the outlet. It is found that the gradient of the amount of frost along the flow direction increases with time. In the early period of frost formation, the thermal resistance between the air and the cooling plate increases dramatically and then the extent of change decreases with time. Initially the convective thermal resistance is dominant. Then, while the convective thermal resistance decreases with time, the conductive thermal resistance continues to increase with time and finally the conductive thermal resistance becomes dominant.
In a conventional shell-and-tube heat exchanger, fluid contacts with tubes flowing up and down in a shell, therefore there is a defect in the heat transfer with tubes due to the stagnation portions . Fins are attached to the tubes in order to increase heat transfer efficiency, but there exists a limit. Therefore, it is necessary to improve heat exchanger performance by changing the fluid flow in the shell. In this study, a highly efficient shell-and-tube heat exchanger with spiral baffle plates is simulated three-dimensionally using a commercial thermal-fluid analysis code, CFX4.2. In this type of heat exchanger, fluid contacts with tubes flowing rotationally in the shell. It could improve heat exchanger performance considerably because stagnation portions in the shell could be removed. It is proved that the shell-and-tube heat exchanger with spiral baffle plates is superior to the conventional heat exchanger in terms of heat transfer.
In the present study, the flow and heat transfer characteristics of a large plate heat exchanger are investigated numerically. The flow passages are very complicated due to the grooved corrugation patterns of the plate surface so that the detailed mesh and the large amount of the computation time have to be required in the numerical simulation for the conjugate heat transfer analysis. In order to accomplish the efficient and fast analysis of the heat transfer characteristics in the plate heat exchanger, a semimicroscopic method using the porous media model has been investigated numerically. The results showed that the characteristics of the heat transfer and pressure drop, which are respectively presented with Colburn j-factor and Fanning f-factor, are in a good agreement between the detailed mesh and the porous media model. The results of the present study could be applicable to the numerical analysis of entire flow passages in the large plate heat exchanger using porous media treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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