Published December 1, 2023
| Version v1
Publication
Thermal performance enhancement in a double tube heat exchanger using combination of bubble injection and helical coiled wire insert
Creators
- 1. Xijing University
- 2. Ton Duc Thang University
- 3. GLA University
- 4. American University of the Middle East
- 5. King Khalid University
- 6. Future University in Egypt
Description
In this experimental study, a novel approach combining a helical coiled wire (HCW) turbulator and bubble injection (BI) method has been employed to synergistically improve the heat transfer efficiency of double tube heat exchanger. The thermal-frictional characteristics were evaluated by investigating different parameters, including the bubble injection flow rate ranging from 2 to 5 l/min and HCW pitch ranging from 2.5 to 10 mm. For all cases, the thermal enhancement factor (TEF) is employed to determine the optimal configurations. The experimental findings indicate that the introduction of bubble injection, the implementation of the HCW turbulator, and the simultaneous utilization of both methods result in an enhancement of heat transfer by 66 %, 78 %, and 156 % respectively. However, it should be noted that the usage of these methods also leads to an increase in pressure drop. Also, the findings indicate that the integration of two methods yields favorable outcomes in terms of thermal performance when compared to their individual functions. In the optimal scenario, the TEF has the potential to reach a maximum value of 1.28. Furthermore, in order to obtain a more precise comprehension of the relationship between TEF and the parameters under investigation, an empirical equation have been derived and presented.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في هذه الدراسة التجريبية، تم استخدام نهج جديد يجمع بين المضطرب الحلزوني الملفوف (HCW) وطريقة حقن الفقاعات (BI) لتحسين كفاءة نقل الحرارة للمبادل الحراري الأنبوبي المزدوج بشكل تآزري. تم تقييم خصائص الاحتكاك الحراري من خلال فحص معلمات مختلفة، بما في ذلك معدل تدفق حقن الفقاعة الذي يتراوح من 2 إلى 5 لتر/دقيقة ودرجة HCW التي تتراوح من 2.5 إلى 10 مم. في جميع الحالات، يتم استخدام عامل التعزيز الحراري (TEF) لتحديد التكوينات المثلى. تشير النتائج التجريبية إلى أن إدخال حقن الفقاعات، وتنفيذ مضرب HCW، والاستخدام المتزامن لكلا الطريقتين يؤدي إلى تعزيز نقل الحرارة بنسبة 66 ٪ و 78 ٪ و 156 ٪ على التوالي. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن استخدام هذه الطرق يؤدي أيضًا إلى زيادة انخفاض الضغط. كما تشير النتائج إلى أن دمج طريقتين يؤدي إلى نتائج إيجابية من حيث الأداء الحراري عند مقارنتها بوظائفهما الفردية. في السيناريو الأمثل، لدى TEF القدرة على الوصول إلى قيمة قصوى تبلغ 1.28. علاوة على ذلك، من أجل الحصول على فهم أكثر دقة للعلاقة بين TEF والمعلمات قيد التحقيق، تم اشتقاق معادلة تجريبية وتقديمها.Translated Description (French)
Dans cette étude expérimentale, une nouvelle approche combinant un turbulateur à fil hélicoïdal (HCW) et une méthode d'injection de bulles (BI) a été utilisée pour améliorer de manière synergique l'efficacité du transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur à double tube. Les caractéristiques thermofrictionnelles ont été évaluées en étudiant différents paramètres, y compris le débit d'injection de bulles allant de 2 à 5 l/min et le pas HCW allant de 2,5 à 10 mm. Dans tous les cas, le facteur d'amélioration thermique (TEF) est utilisé pour déterminer les configurations optimales. Les résultats expérimentaux indiquent que l'introduction de l'injection de bulles, la mise en œuvre du turbulateur HCW et l'utilisation simultanée des deux méthodes entraînent une amélioration du transfert de chaleur de 66 %, 78 % et 156 % respectivement. Cependant, il convient de noter que l'utilisation de ces méthodes entraîne également une augmentation de la perte de charge. En outre, les résultats indiquent que l'intégration de deux méthodes donne des résultats favorables en termes de performance thermique par rapport à leurs fonctions individuelles. Dans le scénario optimal, le TEF a le potentiel d'atteindre une valeur maximale de 1,28. De plus, afin d'obtenir une compréhension plus précise de la relation entre le TEF et les paramètres étudiés, une équation empirique a été dérivée et présentée.Translated Description (Spanish)
En este estudio experimental, se ha empleado un nuevo enfoque que combina un turbulador de alambre helicoidal (HCW) y un método de inyección de burbujas (BI) para mejorar sinérgicamente la eficiencia de transferencia de calor del intercambiador de calor de doble tubo. Las características de fricción térmica se evaluaron investigando diferentes parámetros, incluido el caudal de inyección de burbujas que varía de 2 a 5 l/min y el paso de HCW que varía de 2,5 a 10 mm. Para todos los casos, se emplea el factor de mejora térmica (TEF) para determinar las configuraciones óptimas. Los hallazgos experimentales indican que la introducción de la inyección de burbujas, la implementación del turbulador de HCW y la utilización simultánea de ambos métodos dan como resultado una mejora de la transferencia de calor en un 66 %, 78 % y 156 %, respectivamente. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el uso de estos métodos también conduce a un aumento en la caída de presión. Además, los hallazgos indican que la integración de dos métodos produce resultados favorables en términos de rendimiento térmico en comparación con sus funciones individuales. En el escenario óptimo, el TEF tiene el potencial de alcanzar un valor máximo de 1.28. Además, para obtener una comprensión más precisa de la relación entre TEF y los parámetros bajo investigación, se ha derivado y presentado una ecuación empírica.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين الأداء الحراري في مبادل حراري مزدوج الأنبوب باستخدام مزيج من حقن الفقاعات وإدخال سلك حلزوني ملفوف
- Translated title (French)
- Amélioration des performances thermiques dans un échangeur de chaleur à double tube utilisant une combinaison d'injection de bulles et d'insertion de fil hélicoïdal
- Translated title (Spanish)
- Mejora del rendimiento térmico en un intercambiador de calor de doble tubo utilizando una combinación de inyección de burbujas e inserto de alambre helicoidal
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388766110
- DOI
- 10.1016/j.csite.2023.103722
References
- https://openalex.org/W1493520779
- https://openalex.org/W1891401001
- https://openalex.org/W1968604941
- https://openalex.org/W1985031160
- https://openalex.org/W2056754315
- https://openalex.org/W2091752796
- https://openalex.org/W2094865847
- https://openalex.org/W2137823522
- https://openalex.org/W2220620989
- https://openalex.org/W2370262127
- https://openalex.org/W2470277297
- https://openalex.org/W2622176324
- https://openalex.org/W2725116343
- https://openalex.org/W2883257992
- https://openalex.org/W3035218703
- https://openalex.org/W3047631962
- https://openalex.org/W3112293115
- https://openalex.org/W3149443718
- https://openalex.org/W3210545084
- https://openalex.org/W4285605243
- https://openalex.org/W4289207153
- https://openalex.org/W4311683069
- https://openalex.org/W4376868249
- https://openalex.org/W4376868348
- https://openalex.org/W4382797319
- https://openalex.org/W4386399401