Measurement of spray boiling refrigerant coefficients in an integral-fin tube bundle segment simulating a full bundle

• Published in: International journal of refrigeration 2001-12, Vol.24 (8), p.744-754
• Main Authors: Tatara, RA, Payvar, Parviz
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Applied sciences; Boiling; coefficient de transfert de chaleur; Energy; Energy. Thermal use of fuels; Exact sciences and technology; Exterior; extérieur; Finned tube; frigorigène; Heat transfer; Heat transfer coefficient; Measurement; mesure; pulvérisation; Refrigerant; Refrigerants; Refrigerating engineering; Refrigerating engineering. Cryogenics. Food conservation; Spray; transfert de chaleur; tube aileté; ébullition
• ISSN: 0140-7007; 1879-2081
• DOI: 10.1016/S0140-7007(00)00090-6

Outside (refrigerant) boiling coefficients for a combination of spray and drip boiling for a low pressure refrigerant have been obtained from overall heat transfer coefficients in a 1024 fins per meter tube bundle segment. The tubes were heated by water on the inside; liquid refrigerant was sprayed and/or dripped on the outside. Also, refrigerant vapor was supplied at the bottom of the bundle segment. This configuration simulates an actual flooded evaporator under spray boiling conditions. The dripping corresponds to liquid film falling from upper rows while the inlet vapor is equivalent to the vaporized refrigerant rising from lower tubes; the refrigerant vapor can influence heat transfer performance by the combined effects of gas convection and liquid shear on the tubes. For a nominal heat flux of 23,975 W/m2, a bundle average outside heat transfer coefficient of 8522 W/m2 °C, based on nominal tube outer diameter, was found at an average bundle vapor mass flux equal to 12.4 kg/s m2. The distributor plate below the bundle enhanced the heat transfer, especially at lower vapor mass fluxes, by providing a level of liquid hold-up just below the bottom tube row. Les auteurs ont mesuré les coefficients de transfert de chaleur lors de l'ébullition de frigorigènes à basse pression pulvérisés ou en écoulement goutte par goutte à l'extérieur d'un segment de faisceau de tubes comportant 1024 ailettes par mètre. On a chauffé les tubes avec de l'eau en écoulement à l'intérieur ; chaque frigorigène a été soit pulvérisé soit en écoulement goutte par goutte sur l'extérieur. On a également pulvérisé du frigorigène sous forme de vapeur sur la partie inférieure du faisceau de tubes. Cette configuration permet de simuler un évaporateur noyé sous des conditions d'ébullition d'un frigorigène pulvérisé. L'écoulement goutte par goutte correspond à un film tombant sur les rangées supérieures alors que la vapeur à l'entrée correspond au frigorigène montant depuis les tubes inférieurs ; la vapeur du frigorigène peut influencer la performance en termes de transfert de chaleur via les effets de la convection du gaz et de l'éparpillement du liquide sur les tubes. Pour un flux thermique de 23 975 W/m2, un coefficient de transfert de chaleur moyen (à l'extérieur) de 8522 W/m2°C a été obtenu, pour un diamètre extérieur de tube nominal et un flux massique de la vapeur du faisceau de 12,4 kg/s m2. La plaque du distributeur en-dessous du faisceau a amélioré le transfert de chaleur, surtout