مطالعه تجربي رطوبت زدايي از هواي مرطوب روي لوله پره‌دار در جابجايي آزاد

Experimental study of dehumidification of humid air over a finned tube by free convection

در اين پژوهش با طراحي، ساخت و آماده‌سازي تجهيزات لازم، به صورت تجربي فرآيند رطوبت زدايي از هوا روي لوله پره‌دار در حالت جابجايي طبيعي مورد اندازه‌گيري قرار گرفته است. هدف از اين مطالعه، مشاهده فرآيند ميعان روي لوله پره‌دار و بررسي تأثير رطوبت نسبي هوا روي مقدار انتقال گرما و جرم مي‌باشد. آزمايشات در شرايطي انجام شده است كه دماي سطح و محيط به ترتيب برابر با 8 و 30 درجه سانتيگراد بوده و رطوبت نسبي هوا بين 25 تا 70 درصد تغيير كرده است. نتايج اين پژوهش نشان مي دهد به دليل كم بودن فاصله بين پره‌ها (3/2 ميليمتر)، فقط هسته قطرات تشكيل شده روي لبه پره‌ها شرايط لازم براي رشد را دارند و در ناحيه دروني بين پره‌ها به علت محدود شدن جريان، انتقال گرما و جرم ناچيز است. همچنين ملاحظه گرديد كه قطرات تشكيل شده پس از رشد، روي لبه‌ پره‌ها حركت كرده و نهايتا در پايين‌ترين نقطه از پره جدا شده، سقوط مي‌كنند. نمودارهاي تغييرات انتقال گرما و ريزش جرمي كه بر اساس اندازه‌گيري‌ها به صورت زمانمند تا رسيدن به حالت پايدار براي رطوبت‌هاي نسبي مختلف ترسيم شده است نشان مي‌دهند كه با افزايش رطوبت نسبي، مقدار انتقال گرما و جرم افزايش مي‌يابد

In this study, dehumidification of humid air over a horizontal annular finned-tube by free convection for various relative humidities is investigated experimentally. The finned-tube is placed in an isolated test room in order to perform pure natural convection. The test room ambient air temperature and relative humidity are controlled by air cooling and heating cycles and humidifying system. Measurements are carried out for an annular finned-tube with outer tube diameter 25.4 mm, fin thickness 0.4 mm, fin outer diameter 56.0 mm, and fin density 11 FPI (433 FPM). For experimental measurements, ambient air and fin base temperature are taken 30°C and 8°C, respectively and relative humidity is changed from 25% to 70%. All measurements are made from beginning of cooling until steady state condition approached. For each test, flow structure, heat transfer and condensation rate are discussed. It is found that condensation rate, drop coalescence, and heat transfer rate depend mainly on the relative humidity. When relative humidity increases, heat and mass transfer rate are increased.
Also, natural dehumidification shows that the drops form mainly on the tip of the fins and no condensation is observed between the fins which is mainly due to small fin spacing and no air movement between the fins.