افزايش ضريب انتقال حرارت در جريان جوششي مبرد R-134a داخل لوله با استفاده از سيم‌پيچ

Augmentation of Heat Transfer During Flow Boiling of R-134a Inside a Tube by Coiled Wire Insert

در تحقيق حاضر، مطالعه آزمايشگاهي درباره ضريب انتقال حرارت در جريان جوششي داخل لوله افقي صاف و همچنين لوله‌هاي افقي داراي سيم‌پيچ داخلي انجام شده است. دستگاه مورد استفاده در اين بررسي، نوعي سيستم تبريد تراكمي بخار مجهز به كليه وسايل اندازه‌گيري مورد نياز است. تست اواپراتور اين سيستم لوله‌اي به قطر داخلي mm5/7 است كه مبرد a134-R جاري در آن به‌وسيله گرمكن برقي گرم مي‌شود. محدوده تغييرات سرعت جرمي مبرد در آزمايشها 136-54 و كيفيت بخار 1-0/2 است. تحليل داده‌ها نشان داد كه نصب سيم‌پيچ در داخل لوله افقي مي‌تواند ضريب انتقال حرارت را تا 83% نسبت به لوله صاف مشابه افزايش دهد. همچنين اين نتيجه حاصل شد كه براي گام سيم‌پيچ يكسان و تحت ساير شرايط ثابت، ضخيم‌ترين سيم‌پيچ حداكثر افزايش انتقال حرارت را ايجاد خواهد كرد. بر اساس داده‌هاي جمع‌آوري شده در اين تحقيق، رابطه‌اي براي محاسبه ضريب انتقال حرارت در جوشش جرياني مبرد a134-R در داخل لوله‌هاي با سيم‌پيچ به‌دست آمد كه مقادير محاسبه شده به‌وسيله آن براي بيشتر داده‌ها در محدوده 25±% مقادير تجربي قرار مي‌گيرد.

Abstract In the present work, investigation on flow boiling heat transfer of R-134a inside a horizontal tube and also the tubes with coiled wire inserts has been done experimentally. The experimental setup which was used in this investigation was a well instrumented vapor compression refrigeration system. This set-up consists a test evaporator which all the experiments were carried out on it. Refrigerant which flows inside the tube of test evaporator is electrically heated by the coils around it. The evaporator tube is a copper tube with 7.5 mm internal diameter. The range of some operating parameters are: refrigerant mass velocities 54-136 kg/m2s, vapor qualities 0.2-1.0 and heat fluxes 2-6 kW/m2. The empirical data were collected for plain tube and tubes with seven different coiled wire inserts (different coil pitches and different wire diameters). The results show that the insertion of a helically coiled wire inside the evaporator tube increases the heat transfer coefficient by as much as 83% above the plain tube values on a nominal area basis. An empirical correlation was developed to predict the heat transfer coefficient during flow boiling of R-134a inside horizontal coiled wire inserted tubes.