Title: Evaporative heat transfer, pressure drop and critical heat flux in a small vertical tube with R-113
Abstract: The local heat transfer coefficient, pressure drop, and critical heat flux have been measured for saturated boiling of R-113 in a round tube with an internal diameter of 0.31 cm, and heated lengths of 12.3 and 24.6 cm. The experiments include vertical, co-current upflow and downflow configurations. A correlation for the local heat transfer coefficient is presented which expresses the Nusselt number as a function of the liquid Reynolds number and boiling number. Pressure drop data for frictional, spatial acceleration and 180° bend losses were successfully correlated by employing slight modifications to commonly accepted two-phase techniques reported in the literature. A new critical heat flux (CHF) correlation, applicable to low reduced pressure conditions, is developed which predicts the vapor quality at dryout in terms of mass velocity, inlet subcooling and heated length. The CHF correlation is accurate to within 5% over the range of conditions covered in the experiment. Le coefficient de transfert thermique local, la perte de charge et le flux thermique ont été mesurés pour du Refrigérant 113 en ébullition saturée dans un tube ayant un diamètre intérieur de 0,31 cm et chauffé sur une longueur variant entre 12,3 et 24,6 cm. Les expériences incluent les configurations d'écoulement vertical ascendant à co-courants et descendant. Une formule pour le coefficient de transfert local de chaleur est présentée et elle exprime le nombre de Nusselt en fonction du nombre de Reynolds du liquide et du nombre d'ébullition. La chute de pression par frottement, par accélération spatiale et un coude à 180° est représentée de façon satisfaisante en employant des légères modifications des techniques habituellement acceptées pour l'écoulement diphasique. Une nouvelle formule du flux de chaleur critique (CHF), applicable aux conditions de faible pression réduite, prédit la qualité de la vapeur à l'assèchement en fonction de la vitesse massique, du sous-refroidissement à l'entrée et de la longueur chauffée. La formule du CHF est précise à 5% dans le domaine des conditions expérimentales. In einem Rohr mit 0,31 cm Innendurchmesser und 12,3 bzw. 24,6cm beheizter Länge wurden der örtliche Wärmeübergangskoeffizient, der Druckabfall und die kritische Wärmestromdichte bei Sättigungssieden von R-113 gemessen. Die Experimente wurden sowohl für aufwärts wie abwärts gerichtete gleichsinnige Strömung durchgeführt. Für den örtlichen Wärmeübergangskoeffizienten wird eine Korrelation angegeben, welche die Nusselt-Zahl als Funktion der Flüssigkeits-Reynolds-Zahl und der Siede-Zahl ausdrückt. Die Werte für den Druckverlust durch Reibung, räumliche Beschleunigung und 180-Grad-Umlenkung werden unter Verwendung geringfügig abgeänderter, allgemein akzeptierter Zwei-Phasen-Verfahren aus der Literatur erfolgreich wiedergegeben. Eine neue Korrelation für die kritische Wärmestromdichte (CHF)—anwendbar auf niedere normierte Drücke—wird entwickelt; sie gibt den Dampfgehalt bei Wandaustrocknung, abhängig von Massenstromdichte, Eintrittsunterkühlung und beheizter Länge wieder. Die CHF-Korrelation ist im experimentell untersuchten Bereich auf 5% genau. ИзмepeHы лoкaльHыe зHaчeHия кoэффициeHTa гeплoпepeHoca, пepeпaдa дaBлeHия и кpиTичecкoгo TeплoBoгo пoToкa пpи paзBиToм кипeHии B cпyTHыч Bocчoдящич и Hиcчoдящич TeчeHияч члaдaгeHTa-113 B кpyглoй Tpyбe c BHyTpeHHим диaмeTpoм 0,31 cм и yчacTкaми HaгpeBa длиHoй 12,3 и 24,6 cм. ПpeдлoжeHa oбoбщeHHaя фopмyлa для pacчeTa лoкaльHoгo кoэффициeHTa TeплoпepeHoca, cBязыBaющaя чиcлo HycceльTa c чиcлoм PeйHoльдca для жидкocTи и чиcлoм кипeHия ДaHHыe пo пepeпaдy дaBлeHия c yчeToм пoTepь Ha TpeHиe, пpocTpaHcTBeHHoe ycкopeHиe и пoBopoT пoToкa Ha 180° чopoшo oпиcыBaюTcя c пoмoщью Hecкoлькo BидoизмeHeHHoгo cooTHoщ eHия oбычHo иcпoльзyeмoгo B cлyчae дByчфaзHыч TeчeHий. BыBeдeHa HoBaя oбoбщeHHaя зaBиcим ocTь для кpиTичecкoгo TeплoBoгo пoToкa (КTП), cпpaBeдлиBaя B ycлoBияч пoHижeHHoгo дaBлeHия. c ee пoмoщью пapocoдepжaHиe B кpиTичecкoй Toчкe мoжHo paccчиTaTь чepeз мaccoByю cкopocTь, HeдoгpeB Ha Bчoдe и длиHy oбoгpeBaeмoгo yчacTкa. Фopмyлa пoзBoляeT paccчиTaTь зHaчeHия КTП c ToчHocTью дo 5% B диaпaзoHe иccлeдyeмыч B экcпepимeHTaч ycлoBий.
Publication Year: 1982
Publication Date: 1982-07-01
Language: en
Type: article
Indexed In: ['crossref']
Access and Citation
Cited By Count: 655
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