Published December 1, 2021 | Version v1
Publication Metadata-only

Enhanced forced convection heat transfer of a heat exchanger tube utilizing serrated-ring turbulators

Creators

  • 1. King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang
  • 2. Mahanakorn University of Technology
  • 3. Rajabhat Rajanagarindra University
  • 4. Mahasarakham University

Description

Experiments were performed to study the thermohydraulic behaviors of heating tubes equipped with serrated-ring bundles as turbulators. Their thermohydraulic characteristics are reported in terms of Nusselt numbers (Nu) and friction factors (f) as well as performance in terms of a thermohydraulic performance index (TPI) at identical pumping power. Influences of serrated-ring diagonal angles (θ = 15°, 30°, 45° and 60°), pitch ratios (PR = 6.0, 8.0 and 12.0) and Re were examined. Various geometries of serrated-ring bundles can affect the laminar sub-layer disruption, creating a reversing flow, reconnecting the separated flow to the surface, and delaying the thermal/velocity boundary layer development. These are the most important mechanisms that lead to enhanced force convection heat transfer in a fluid flow. The heat transfer rate, friction loss and TPI increased with decreasing pitch ratio (PR) and serrated-ring diagonal angle (θ ). Heat transfer rate and friction factor were increased to 2.2 and 8.8 times that of a plain tube, respectively. Over the range investigated, the highest TPI, 1.16, was found using a serrated-ring bundle having θ = 15° and PR = 6.0 at Re = 4000.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم إجراء تجارب لدراسة السلوكيات الحرارية الهيدروليكية لأنابيب التسخين المجهزة بحزم حلقية مسننة كمضطربات. يتم الإبلاغ عن خصائصها الهيدروليكية الحرارية من حيث أرقام نوسيلت (Nu) وعوامل الاحتكاك (f) بالإضافة إلى الأداء من حيث مؤشر الأداء الهيدروليكي الحراري (TPI) عند قوة ضخ متطابقة. تم فحص تأثيرات الزوايا القطرية ذات الحلقة المسننة (θ = 15درجة و 30 درجة و 45 درجة و 60درجة)، ونسب الملعب (PR = 6.0 و 8.0 و 12.0) و Re. يمكن أن تؤثر الأشكال الهندسية المختلفة للحزم الحلقية المسننة على اضطراب الطبقة الفرعية الصفائحية، مما يخلق تدفقًا عكسيًا، ويعيد توصيل التدفق المنفصل بالسطح، ويؤخر تطور الطبقة الحدية الحرارية/السرعة. هذه هي أهم الآليات التي تؤدي إلى تعزيز انتقال حرارة الحمل الحراري للقوة في تدفق السوائل. زاد معدل نقل الحرارة وفقدان الاحتكاك و TPI مع انخفاض نسبة الملعب (PR) والزاوية القطرية ذات الحلقة المسننة (θ ). تمت زيادة معدل نقل الحرارة وعامل الاحتكاك إلى 2.2 و 8.8 مرة من الأنبوب العادي، على التوالي. على النطاق الذي تم فحصه، تم العثور على أعلى TPI، 1.16، باستخدام حزمة حلقة مسننة لها θ = 15درجة و PR = 6.0 عند Re = 4000.

Translated Description (French)

Des expériences ont été réalisées pour étudier les comportements thermohydrauliques de tubes chauffants équipés de faisceaux de bagues dentelées comme turbulateurs. Leurs caractéristiques thermohydrauliques sont rapportées en termes de nombres de Nusselt (Nu) et de facteurs de frottement (f) ainsi que de performances en termes d'indice de performance thermohydraulique (TPI) à puissance de pompage identique. Les influences des angles diagonaux dentelés (θ = 15°, 30°, 45° et 60°), des rapports de tangage (PR = 6,0, 8,0 et 12,0) et de Re ont été examinés. Diverses géométries de faisceaux de bagues dentelées peuvent affecter la rupture de la sous-couche laminaire, créant un flux inversé, reconnectant le flux séparé à la surface et retardant le développement de la couche limite thermique/de vitesse. Ce sont les mécanismes les plus importants qui conduisent à un meilleur transfert de chaleur par convection de force dans un flux de fluide. Le taux de transfert de chaleur, la perte de frottement et le TPI augmentaient avec la diminution du rapport de pas (PR) et de l'angle diagonal de la bague dentelée (θ ). Le taux de transfert de chaleur et le facteur de frottement ont été augmentés à 2,2 et 8,8 fois celui d'un tube lisse, respectivement. Sur la plage étudiée, le TPI le plus élevé, 1,16, a été trouvé en utilisant un faisceau de bagues dentelées ayant θ = 15° et PR = 6,0 à Re = 4000.

Translated Description (Spanish)

Se realizaron experimentos para estudiar los comportamientos termohidráulicos de tubos de calentamiento equipados con haces de anillos dentados como turbuladores. Sus características termohidráulicas se informan en términos de números de Nusselt (Nu) y factores de fricción (f), así como el rendimiento en términos de un índice de rendimiento termohidráulico (TPI) a una potencia de bombeo idéntica. Se examinaron las influencias de los ángulos diagonales del anillo dentado (θ = 15°, 30 °, 45 ° y 60°), las relaciones de paso (PR = 6.0, 8.0 y 12.0) y Re. Varias geometrías de haces de anillos dentados pueden afectar la interrupción de la subcapa laminar, creando un flujo inverso, reconectando el flujo separado a la superficie y retrasando el desarrollo de la capa límite térmica/de velocidad. Estos son los mecanismos más importantes que conducen a una mayor transferencia de calor por convección de fuerza en un flujo de fluido. La tasa de transferencia de calor, la pérdida por fricción y el TPI aumentaron con la disminución de la relación de paso (PR) y el ángulo diagonal del anillo dentado (θ ). La tasa de transferencia de calor y el factor de fricción aumentaron a 2,2 y 8,8 veces la de un tubo liso, respectivamente. En el rango investigado, el TPI más alto, 1.16, se encontró utilizando un haz de anillos dentados que tiene θ = 15° y PR = 6.0 en Re = 4000.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نقل حراري قسري معزز لأنبوب مبادل حراري باستخدام مضطربات الحلقة المسننة
Translated title (French)
Amélioration du transfert de chaleur par convection forcée d'un tube d'échangeur de chaleur utilisant des turbulateurs à anneau dentelé
Translated title (Spanish)
Transferencia de calor por convección forzada mejorada de un tubo intercambiador de calor que utiliza turbuladores de anillo dentado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3206939271
DOI
10.1016/j.csite.2021.101570

Is supplement to
https://openalex.org/W4367291343 (Other)
https://openalex.org/W4362456627 (Other)
https://openalex.org/W3201962503 (Other)
https://openalex.org/W2964303064 (Other)
https://openalex.org/W2788937777 (Other)
https://openalex.org/W2700493520 (Other)
https://openalex.org/W2162802832 (Other)
https://openalex.org/W2093384195 (Other)
https://openalex.org/W2008908677 (Other)
https://openalex.org/W1982962756 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1925603150
  • https://openalex.org/W2101973925
  • https://openalex.org/W2158734214
  • https://openalex.org/W2194769277
  • https://openalex.org/W2315854060
  • https://openalex.org/W2339322371
  • https://openalex.org/W2616981334
  • https://openalex.org/W2903159216
  • https://openalex.org/W2903355812
  • https://openalex.org/W2905793544
  • https://openalex.org/W2953421572
  • https://openalex.org/W2991130505
  • https://openalex.org/W2998230894
  • https://openalex.org/W3003585984
  • https://openalex.org/W3006870118
  • https://openalex.org/W3037245719
  • https://openalex.org/W3041247162
  • https://openalex.org/W3041751136
  • https://openalex.org/W3082191133
  • https://openalex.org/W3090295085
  • https://openalex.org/W3097330906
  • https://openalex.org/W3123700177
  • https://openalex.org/W3128540530
  • https://openalex.org/W3129665365
  • https://openalex.org/W3136030159
  • https://openalex.org/W3149902609