การศึกษาเชิงทดลองของการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อกลมที่มีแผ่นบางรูปตัวไซน์
Article Sidebar
เผยแพร่แล้ว:
พ.ค. 27, 2019
คำสำคัญ:
แผ่นบางรูปตัวไซน์ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน การถ่ายเทความร้อน ตัวประกอบเสียดทาน ตัวสร้างการหมุนควง
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ได้นำเสนอเกี่ยวกับการศึกษาเชิงทดลองของการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนภายในท่อกลมที่มีการสอดใส่ตัวสร้างการหมุนควงแบบแผ่นบางรูปตัวไซน์ที่สภาวะฟลักซ์ความร้อนที่ผิวคงที่ โดยในการทดลองจะมีการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ของแผ่นบางรูปตัวไซน์ คือ อัตราส่วนระยะพิตช์ (p/D = PR = 2 3 และ 4) และอัตราส่วนการปิดกั้นการไหล (e/D = AR = 0.1 0.2 0.3 และ 0.4) ที่มีผลต่อพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนและการสูญเสียความดันในการศึกษาจะมีการปรับเปลี่ยนอัตราการไหลของอากาศที่ไหลผ่านท่อทดสอบซึ่งจะแสดงในรูปของตัวเลขเรย์โนลดส์ (Re) อยู่ในช่วงระหว่าง 4,500 - 29,200 ค่าการถ่ายเทความร้อนและการสูญเสียความดันจะแสดงในเทอมของตัวเลขนัสเซิลท์ (Nu) และตัวประกอบเสียดทาน (f) ตามลำดับ จากการทดลองพบว่าการสอดใส่แผ่นบางรูปตัวไซน์ทุกกรณีจะให้ค่าการถ่ายเทความร้อนและค่าตัวประกอบเสียดทานเพิ่มสูงขึ้นจากท่อเปล่าผนังเรียบอยู่ในช่วงระหว่าง 52 - 84 % และ 81 - 99 % ตามลำดับ ในกรณีการสอดใส่แผ่นบางรูปตัวไซน์ที่ค่า PR = 2 และ AR = 0.4 จะให้ค่าการถ่ายเทความร้อนและการสูญเสียความดันสูงที่สุดซึ่งจะให้ค่า Nu/Nu0 และ f/f0 มีค่าเท่ากับ 6.0 - 6.5 เท่า และ 82.7 - 95.1 เท่า ตามลำดับ ส่วนในกรณีที่มีการสอดใส่แผ่นบางรูปตัวไซน์ที่ค่า PR = 2 และ AR = 0.2 จะให้ค่าตัวประกอบ การเพิ่มการถ่ายเทความร้อนสูงที่สุด จะให้ค่า มีค่าเท่ากับ 1.71 ที่ Re = 4,500
Article Details
รูปแบบการอ้างอิง
[1]
สุวรรณพันธุ์ ส., แสนคำวงษ์ เ., และ ชัยอมฤต ช., “การศึกษาเชิงทดลองของการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อกลมที่มีแผ่นบางรูปตัวไซน์”, RMUTI Journal, ปี 12, ฉบับที่ 3, น. 79–95, พ.ค. 2019.
ประเภทบทความ
บทความวิจัย
เอกสารอ้างอิง
[1] Skullong, S., Promvonge, P., Thianpong, C., and Pimsarn, M. (2018). Thermal Performance of Heat Exchanger Tube Inserted with Curved-Winglet Tapes. Applied Thermal Engineering. Vol. 129, pp. 1197-1211. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.10.110
[2] Skullong, S., Promvonge, P., Thianpong, C., and Jayranaiwachira, N. (2017). Thermal Behaviors in a Round Tube Equipped with Quadruple Perforated-Delta-Winglet Pairs. Applied Thermal Engineering. Vol. 115, pp. 229-243. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.12.082
[3] Skullong, S., Promvonge, P., Thianpong, C., and Pimsarn, M. (2016). Heat Transfer and Turbulent Flow Friction in a Round Tube with Staggered-Winglet Perforated-Tapes. International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 95, pp. 230-242. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.12.007
[4] Skullong, S., Promvonge, P., Jayranaiwachira, N., and Thianpong, C. (2016). Experimental and Numerical Heat Transfer Investigation in a Tubular Heat Exchanger with Delta-Wing Tape Inserts. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. Vol. 109, pp. 164-177. DOI: 10.1016/j.cep.2016.09.005
[5] Xu, Y., Islam, M. D., and Kharoua, N. (2018). Experimental Study of Thermal Performance and Flow Behaviour with Winglet Vortex Generators in a Circular Tube. Applied Thermal Engineering. Vol. 135, pp. 257-268. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.01.112
[6] Liu, H. L., Li, H., He, Y. L., and Chen, Z. T. (2018). Heat Transfer and Flow Characteristics in a Circular Tube Fitted with Rectangular Winglet Vortex Generators. International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 126, Part A, pp. 989-1006. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.05.038
[7] Wijayanta, A. T., Istanto, T., Kariya, K., and Miyara, A. (2017). Heat Transfer Enhancement of Internal Flow by Inserting Punched Delta Winglet Vortex Generators with Various Attack Angles. Experimental Thermal and Fluid Science. Vol. 87, pp. 141-148. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2017.05.002
[8] Chokphoemphun, S., Pimsarn, M., Thianpong, C., and Promvonge, P. (2015). Heat Transfer Augmentation in a Circular Tube with Winglet Vortex Generators. Chinese Journal of Chemical Engineering. Vol. 23, Issue 4, pp. 605-614. DOI: 10.1016/j.cjche.2014.04.002
[9] Suwannapan, S., Skullong, S., and Promvonge, P. (2015). Thermal Characteristics in a Heat Exchanger Tube Fitted with Zigzag‐Winglet Perforated‐Tapes. Journal of Research and Applications in Mechanical Engineering. Vol. 3, No. 1, pp. 29-36. DOI: 10.14456/jrame.2015.3
[10] Bhuiya, M. M. K., Sayema, A. S. M., Islam, M., Chowdhur, M. S. U., and Shahabuddin, M. (2014). Performance Assessment in a Heat Exchanger Tube Fitted with Double Counter Twisted Tape Inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 50, pp. 25-33. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.11.005
[11] Bhuiya, M. M. K., Chowdhur, M. S. U., Shahabuddin, M., Saha, M., and Memon, L. A. (2013). Thermal Characteristics in a Heat Exchanger Tube Fitted with Triple Twisted Tape Inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 48, pp. 124-132. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.08.024
[12] Chokphoemphun, S., Pimsarn, M., Thianpong, C., and Promvonge, P. (2015). Thermal Performance of Tubular Heat Exchanger with Multiple Twisted-Tape Inserts. Chinese Journal of Chemical Engineering. Vol. 23, Issue 5, pp. 755-762. DOI: 10.1016/j.cjche.2015.01.003
[13] Nanan, K., Thianpong, C., Promvonge, P., and Eiamsa-ard, S. (2014). Investigation of Heat Transfer Enhancement by Perforated Helical Twisted-Tapes. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 52, pp. 106-112. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2014.01.018
[14] Nanan, K., Yongsiri, K., Wongcharee, K., Thianpong, C., and Eiamsa-ard, S. (2013). Heat Transfer Enhancement by Helically Twisted Tapes Inducing Co- and Counter-Swirl Flows. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 46, pp. 67-73. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.05.015
[15] Hong, Y., Dua, J., Wang, S., Huang, S. M., and Ye, W. B. (2018). Heat Transfer and Fluid Flow Behaviors in a Tube with Modified Wire Coils. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 124, pp. 1347-1360.
[16] Promvonge, P., Koolnapadol, N., Pimsarn, M., and Thianpong, C. (2014). Thermal Performance Enhancement in a Heat Exchanger Tube Fitted with Inclined Vortex Rings. Applied Thermal Engineering. Vol. 62, Issue 1, pp. 285-292. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.09.031
[17] Eiamsa-ard, S., Kongkaitpaiboon, V., and Nanan, K. (2013). Thermohydraulics of Turbulent Flow Through Heat Exchanger Tubes Fitted with Circular-Rings and Twisted Tapes. Chinese Journal of Chemical Engineering. Vol. 21, Issue 6, pp. 585-593. DOI: 10.1016/S1004-9541(13)60504-2
[18] Thianpong, C., Yongsiri, K., Nanan, K., and Eiamsa-ard, S. (2012). Thermal Performance Evaluation of Heat Exchangers Fitted with Twisted-Ring Turbulators. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 39, Issue 6, pp. 861-868. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2012.04.004
[19] Promthaisong, P. and Suwannapan, S. (2018). Turbulent Flow Behaviors on Thermal Enhancement in a Circular Tube Heat Exchanger Equipped with Sinusoidal Baffles. Journal of Research and Applications in Mechanical Engineering. Vol. 6, No. 2, pp. 95-112. DOI: 10.14456/jrame.2018.10
[20] Webb, R. L. (1992). Principles of Enhanced Heat Transfer. New York. John-Wiley & Sons.
[21] Incropera, F. P., DeWitt, P. D., Bergman, T. L. and Lavine, A. S. (2006). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John-Wiley & Sons.
[2] Skullong, S., Promvonge, P., Thianpong, C., and Jayranaiwachira, N. (2017). Thermal Behaviors in a Round Tube Equipped with Quadruple Perforated-Delta-Winglet Pairs. Applied Thermal Engineering. Vol. 115, pp. 229-243. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.12.082
[3] Skullong, S., Promvonge, P., Thianpong, C., and Pimsarn, M. (2016). Heat Transfer and Turbulent Flow Friction in a Round Tube with Staggered-Winglet Perforated-Tapes. International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 95, pp. 230-242. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.12.007
[4] Skullong, S., Promvonge, P., Jayranaiwachira, N., and Thianpong, C. (2016). Experimental and Numerical Heat Transfer Investigation in a Tubular Heat Exchanger with Delta-Wing Tape Inserts. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. Vol. 109, pp. 164-177. DOI: 10.1016/j.cep.2016.09.005
[5] Xu, Y., Islam, M. D., and Kharoua, N. (2018). Experimental Study of Thermal Performance and Flow Behaviour with Winglet Vortex Generators in a Circular Tube. Applied Thermal Engineering. Vol. 135, pp. 257-268. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.01.112
[6] Liu, H. L., Li, H., He, Y. L., and Chen, Z. T. (2018). Heat Transfer and Flow Characteristics in a Circular Tube Fitted with Rectangular Winglet Vortex Generators. International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 126, Part A, pp. 989-1006. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.05.038
[7] Wijayanta, A. T., Istanto, T., Kariya, K., and Miyara, A. (2017). Heat Transfer Enhancement of Internal Flow by Inserting Punched Delta Winglet Vortex Generators with Various Attack Angles. Experimental Thermal and Fluid Science. Vol. 87, pp. 141-148. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2017.05.002
[8] Chokphoemphun, S., Pimsarn, M., Thianpong, C., and Promvonge, P. (2015). Heat Transfer Augmentation in a Circular Tube with Winglet Vortex Generators. Chinese Journal of Chemical Engineering. Vol. 23, Issue 4, pp. 605-614. DOI: 10.1016/j.cjche.2014.04.002
[9] Suwannapan, S., Skullong, S., and Promvonge, P. (2015). Thermal Characteristics in a Heat Exchanger Tube Fitted with Zigzag‐Winglet Perforated‐Tapes. Journal of Research and Applications in Mechanical Engineering. Vol. 3, No. 1, pp. 29-36. DOI: 10.14456/jrame.2015.3
[10] Bhuiya, M. M. K., Sayema, A. S. M., Islam, M., Chowdhur, M. S. U., and Shahabuddin, M. (2014). Performance Assessment in a Heat Exchanger Tube Fitted with Double Counter Twisted Tape Inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 50, pp. 25-33. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.11.005
[11] Bhuiya, M. M. K., Chowdhur, M. S. U., Shahabuddin, M., Saha, M., and Memon, L. A. (2013). Thermal Characteristics in a Heat Exchanger Tube Fitted with Triple Twisted Tape Inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 48, pp. 124-132. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.08.024
[12] Chokphoemphun, S., Pimsarn, M., Thianpong, C., and Promvonge, P. (2015). Thermal Performance of Tubular Heat Exchanger with Multiple Twisted-Tape Inserts. Chinese Journal of Chemical Engineering. Vol. 23, Issue 5, pp. 755-762. DOI: 10.1016/j.cjche.2015.01.003
[13] Nanan, K., Thianpong, C., Promvonge, P., and Eiamsa-ard, S. (2014). Investigation of Heat Transfer Enhancement by Perforated Helical Twisted-Tapes. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 52, pp. 106-112. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2014.01.018
[14] Nanan, K., Yongsiri, K., Wongcharee, K., Thianpong, C., and Eiamsa-ard, S. (2013). Heat Transfer Enhancement by Helically Twisted Tapes Inducing Co- and Counter-Swirl Flows. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 46, pp. 67-73. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.05.015
[15] Hong, Y., Dua, J., Wang, S., Huang, S. M., and Ye, W. B. (2018). Heat Transfer and Fluid Flow Behaviors in a Tube with Modified Wire Coils. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 124, pp. 1347-1360.
[16] Promvonge, P., Koolnapadol, N., Pimsarn, M., and Thianpong, C. (2014). Thermal Performance Enhancement in a Heat Exchanger Tube Fitted with Inclined Vortex Rings. Applied Thermal Engineering. Vol. 62, Issue 1, pp. 285-292. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.09.031
[17] Eiamsa-ard, S., Kongkaitpaiboon, V., and Nanan, K. (2013). Thermohydraulics of Turbulent Flow Through Heat Exchanger Tubes Fitted with Circular-Rings and Twisted Tapes. Chinese Journal of Chemical Engineering. Vol. 21, Issue 6, pp. 585-593. DOI: 10.1016/S1004-9541(13)60504-2
[18] Thianpong, C., Yongsiri, K., Nanan, K., and Eiamsa-ard, S. (2012). Thermal Performance Evaluation of Heat Exchangers Fitted with Twisted-Ring Turbulators. International Communications in Heat and Mass Transfer. Vol. 39, Issue 6, pp. 861-868. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2012.04.004
[19] Promthaisong, P. and Suwannapan, S. (2018). Turbulent Flow Behaviors on Thermal Enhancement in a Circular Tube Heat Exchanger Equipped with Sinusoidal Baffles. Journal of Research and Applications in Mechanical Engineering. Vol. 6, No. 2, pp. 95-112. DOI: 10.14456/jrame.2018.10
[20] Webb, R. L. (1992). Principles of Enhanced Heat Transfer. New York. John-Wiley & Sons.
[21] Incropera, F. P., DeWitt, P. D., Bergman, T. L. and Lavine, A. S. (2006). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John-Wiley & Sons.
