Evaluacin de la eficiencia de la aleta y de Transferencia de Calor Coeficiente para Multado tubo intercambiador de calorEvaluacin de la eficiencia de la aleta y el Heat Transfer Coeficiente de intercambiador de calor que tiene aletas de placaINTRODUCCION:El propsito de la aleta es aumentar el producto de la superficie y el coeficiente de transferencia de calor. [Webb (1994)] Es muy til en el diseo de intercambiador de calor o en la estimacin del rendimiento del intercambiador de calor si conocemos la aleta la eficiencia. Mills (1995) y muchos libros de texto introdujeron la eficiencia aleta derivado de los tres siguientes supuestos: (a) la temperatura del fluido constante, (b) el coeficiente de transferencia de calor uniforme, y (c) un calor dimensional la conduccin en la aleta. Sin embargo la mayora de los intercambiadores de calor reales pueden no satisfacer slo uno de estos tres supuestos. Se han realizado una gran cantidad de experimentos para medir el coeficiente de transferencia de calor del intercambiador de calor que tiene aletas. Beecher y Fagan (1987), Ali y Ramadhyani (1992) probaron su intercambiador de calor para la superficie casi uniforme condicin de temperatura. Ito et al. (1977) aplicaron la condicin de flujo de calor constante. Ellos miden directamente la pureheat coeficiente de transferencia (h) ya que la eficiencia de la aleta () podra ser asumido como 100%. Goldstein y Sparrow (1976) utilizado el mtodo de sublimacin de naftaleno para obtener el coeficiente de transferencia de calor a travs de la transferencia de calor y masa analoga. Hatada et al. (1989), y Kang y Kim (1999) probaron los intercambiadores de calor real en un tnel de viento. Midieron bsicamente el parmetro del coeficiente de transferencia de calor puro multiplicado por la eficiencia de la aleta, es decir, h. Necesitamos clara informacin para la eficiencia de la aleta en el clculo del coeficiente de transferencia de calor.El presente trabajo examina la teora clsica eficiencia aleta en los casos en los supuestos de la teora no eran cumplido. Se propone una nueva definicin de la eficiencia de la aleta y un modelo para predecir el coeficiente de transferencia de calor y pura en comparacin con los resultados de la simulacin numrica.EFICIENCIA FIN TERICO:La Figura 1 muestra el intercambiador de calor que tiene un gran nmero de aletas de placa con constante de rea de seccin transversal. La definicin de la eficiencia terica de la aleta es la siguiente.

Si las condiciones de contorno son Tf = Tw @ X = 0, Tf x = 0 @ x = L y en las tres supuestos (a) constante la temperatura del fluido, (b) el coeficiente de transferencia de calor uniforme, y (c) una conduccin de calor dimensional en la aleta, la eficiencia de la aleta terica para el caso de la Figura 1 es

El parmetro ml es (ha KACL) L1 2 donde L, H, A, k, y Ac son la longitud de la aleta, coeficiente de transferencia de puro calor, aleta rea superficial y la conductividad trmica de la superficie de la aleta y de la seccin transversal de la aleta, respectivamente. [Mills (1995)]SIMULACION NUMERICA:Una simulacin numrica simplificada se llev a cabo para poner a prueba la validez de los tres supuestos bsicos y para encontrar el la eficiencia de la aleta para predecir el rendimiento del intercambiador de calor. La geometra de la simulacin numrica fue como se muestra en la Figura 1 en la que el fluido fluye en paralelo a la pared de base. La transferencia de calor entre la aleta y el fluido es similar a la del intercambiador de calor de flujo cruzado. La Tabla 1 muestra las condiciones de dimensin y de prueba en el presente numrica experimento. Este anlisis contiene: (a) el coeficiente de transferencia de calor es pura conocida; (b) la transferencia de puro calor coeficientes son uniforme o no uniforme; los cambios del coeficiente de transferencia de calor no uniforme como una funcin de y -0,5 a simular la capa lmite laminar; (c) el lquido es trmicamente transferencia no-mixta y el calor a lo largo de la direccin x en el fluido es despreciable; (d) la conduccin de calor en la aleta es de dos dimensiones; (e) Las propiedades son constantes. la energa ecuaciones de la aleta y el lquido son las siguientes:

donde , V, s, cp, y t son la densidad del fluido, la velocidad del fluido entre las aletas, separacin de aletas, capacidad calorfica del fluido y la aleta de espesor. La h es el coeficiente de transferencia de calor puro conocido y determinado para verificar el modelo de eficiencia de la aleta. La condiciones de contorno de este clculo son:

Las ecuaciones anteriores se resuelven mediante el mtodo de diferencias finitas. El algoritmo SIMPLE propuesto por Patanker Se utiliz (1980). La cuadrcula no era uniforme 60 x 60 en coordenadas x e y. Los criterios de conversin eran que la suma de los residuos es fue menos de 10-6 y la diferencia de energa entre la aleta y el lquido fue de menos de 0,01%.Tabla 1: Dimensiones y condiciones de prueba de los intercambiadores de calor en el presente trabajo.

RESULTADOSY DISCUSIN:4.1. Temperatura media FinLa Figura 2 muestra la distribucin de temperatura de las aletas bajo la condicin de NTUF = 0,1 y la transferencia de calor uniforme coeficiente, que satisface las todas las hiptesis de la eficiencia de la aleta clsica. Aqu el nmero de unidades de transferencia de calor de la aleta NTUF es el nmero de unidades de transferencia de calor para la aleta:

donde A y ap m & c son la capacidad de superficie y de calor de aletas de lado del fluido en contacto con la aleta. La temperatura de las aletas muestra la distribucin unidimensional y la eficiencia de la aleta terica era el mismo que el Q / Qmax.

Figura 2: Distribucin de la temperatura Fin de la condicin de flujo externo, ml = 0,5, NTUF = 0,1, (0,0 * 924 th = Tf =).

Figura 3: Fin y la distribucin de temperatura del fluido en la condicin de referencia en la Tabla 1, ml = 5,0, NTUF = 1, uniforme coeficiente de transferencia de calor (th = 0,924, fa = 0,948, * Tf= 0,952).La Figura 3 muestra las distribuciones de temperatura de las aletas y de fluidos para la condicin de referencia de la Tabla 1 en NTU f = 0,1., Ml = 5,0 y no uniforme coeficiente de transferencia de calor. Las distribuciones de temperatura son de dos dimensiones. la temperatura de las aletas adimensional, *Tf, se define de la siguiente manera.

Las eficiencias de aleta tericos, por la ecuacin (2) fueron 0,924 en los dos casos de la Figura 2 y la Figura 3. Los dos valores, y T*, Debe ser el mismo con el fin de que la teora clsica est disponible en el intercambiador de calor. Esas fueron las mismas en NTU F = 0 se muestra en la Figura 2. Sin embargo, la eficiencia de la aleta terica era ms baja que la temperatura de las aletas no dimensional en NTU F = 1 como se muestra en la Figura 3.Figura 4 (a) muestra la comparacin de y en el intercambiador de calor de los tres supuestos no son vlidas. Los dos valores concuerdan bien a baja 1.0NTU < F T F y la diferencia aumenta a medida que la NTU aumenta. Por lo tanto la eficiencia terica de la aleta es aplicable en el intercambiador de calor real slo cuando NTU 0.

Figura 4: Comparacin de las eficacias de aleta y la temperatura de las aletas normalizada para la uniforme y coeficientes de transferencia de calor no uniforme.4.2. Fin Modelo Eficiencia de Intercambiador de calorLa posible transferencia de calor (Q k ) A travs de la aleta se maximizara cuando la conductividad trmica de la aleta es infinito ( k) en el intercambiador de calor. La temperatura de las aletas promedio TF est cerca de la temperatura de la pared Tw como aumento de la conductividad trmica. La eficacia trmica mxima es independiente de las configuraciones de aletas tales como la mxima eficacia de intercambiador de calor para los tipos de flujo de fluido, es decir, en paralelo, contador y los flujos transversales. Las eficacias trmicas reales y mximo en el intercambiador de calor entre la pared y el lquido y la relacin son las siguientes:

La eficiencia de la aleta para el intercambiador de calor se define como la relacin de las eficacias en el presente trabajo. Esto significa que:

Figura 4 (b) muestra la comparacin de la eficiencia de la aleta y la temperatura de las aletas no dimensional para las diversas condiciones. Estos dos datos concuerdan bien. Las desviaciones estndar son 0,5% y 0,9% para los casos de uniforme y coeficiente de transferencia de calor no uniforme, respectivamente. Se concluye que la temperatura de las aletas no dimensional en la ecuacin (7) es casi la misma que la eficiencia de la aleta del intercambiador de calor como se define en la ecuacin (11)4.3. Estimacin del coeficiente de transferencia de calor en el intercambiador de calorEn la evaluacin del coeficiente de transferencia de calor puro-h, a menudo utilizamos los valores medidos de la velocidad de transferencia de calor Q, temperatura de la pared Tw, Entrada y salida de temperaturas Ta, en y T a partir del experimento. Se muestran los modelos de resistencia trmica para la transferencia de calor desde la aleta de fluido en la Figura 5. El modelo clsico [Mills (1995)] de la Figura 5 (a) expresa que las transferencias de calor a travs de la base y superficies de las aletas como un circuito en paralelo:

Figura 5: Modelos de resistencia trmica para el intercambiador de calor.Donde T in, w es la diferencia media de temperatura entre la pared y la temperatura del fluido. La resistencia trmica total es Figura 6 (a) muestra la comparacin de los errores en la prediccin de la pura coeficiente de transferencia de calor h utilizando el modelo clsico en las ecuaciones (12-13). el h verdadero y h son el verdadero valor (dado coeficiente de transferencia de puro calor en el presente trabajo) y el valor calculado mediante el modelo, respectivamente. Los resultados muestran que el modelo clsico podra subestimar la transferencia de calor coeficiente de hasta un 25% en el rango de prueba actual. El producto del nmero de la unidad de transferencia de calor del parmetro de eficiencia de la aleta y la aleta NTU California ml relacionado en la desviacin de las condiciones ideales en la teora anterior eficiencia aleta clsica.El presente trabajo modific el modelo clsico como se muestra en la Figura 5 (b). La resistencia trmica relacionada con la aleta en el modelo clsico anterior se divide en dos resistencias: la resistencia de conduccin entre la pared y la aleta y la resistencia conveccin entre la aleta y el fluido. La transferencia de calor total es:

Donde T ln, Fes la diferencia media de temperatura entre la temperatura de las aletas media y temperaturas del fluido. La relacin de transferencia de calor entre la pared y la aleta es la siguiente:

Figura 6: Comparacin de los errores en la prediccin del coeficiente de transferencia pura al calor segn los modelos y los coeficientes de transferencia de calor uniforme y no uniforme. (a) Modelo clsico, (b) el modelo actual utilizando coeficientes c1= 1 y c 2= 0 en el eficiencia aleta modificada x , (C) el modelo actual utilizando coeficientes c1= 1,05 y c= 0.008 en el eficiencia aleta modificada nx.donde x es la eficiencia de la aleta modificada. En este trabajo, la eficiencia terica de la aleta se modifica para reducir los errores de la siguiente manera:

La Figura 6 (b) y la Figura 6 (c) muestran una comparacin de los errores en la prediccin del coeficiente de transferencia de calor mediante el uso de la presente modelo. Sustituyendo la eficiencia de la aleta terica para la eficiencia de la aleta modificada, c= 0, lo que reduce el error a la mitad del modelo clsico anterior, como se muestra en la Figura 6 (a) y la Figura 6 (b). La Figura 6 (c) compara los errores de la presente modelo usando las ecuaciones (17-19) para la eficiencia de la aleta modificada. El actual modelo de coeficiente de correccin predijo el coeficiente de transferencia de calor puro bien; las desviaciones estndar fueron 1,70 y 1,65%, respectivamente, en los casos uniformes y no uniformes 120. El error en la prediccin aument a medida que el valor NTU2F ml aument. El exponente c1 por ml y c2 para NTU relacionados con los efectos de transferencia de calor adicionales por dos conduccin de calor dimensional y por la temperatura del fluido respectivamente. El exponente c F son ms eficaces para el caso de transferencia de calor no uniforme eficiente como se muestra en la Figura 6 (b) y (c).La Figura 7 muestra el procedimiento para obtener el coeficiente de transferencia de calor puro a partir de los datos experimentales o numricos. La tasa de transferencia de calor y datos geomtricos como y se obtienen a partir del experimento. Suponiendo que el valor para la temperatura media T aleta, Las diferencias de temperatura media logartmica se calcula a partir de las ecuaciones (13) y (15). La velocidad de transferencia coeficiente de transferencia de calor h y calor a travs de la aleta se calcula a partir de la ecuacin (14). La temperatura de las aletas promedio T en la ecuacin (16) se puede calcular utilizando la eficacia de la aleta modificada x en la ecuacin (17). Clculos iterativos actualizan la temperatura de las aletas y convergen en la solucin.

Figura 7: Procedimiento para obtener el coeficiente de transferencia de calor puro para el intercambiador de calor.El presente trabajo sugiere una nueva definicin de la eficiencia de la aleta y un nuevo mtodo de predecir el coeficiente de transferencia pura-calor en el intercambiador de calor real. El actual modelo est de acuerdo razonable con la presente experimento numrico, es decir, el intercambiador de calor ms simple. El autor recomienda que necesitamos un examen ms preciso y estudio para extender esta teora para intercambiadores de calor en general.5. OBSERVACIONES FINALESEste estudio se realiz para investigar la validez de la estimacin de la eficiencia de la aleta y el mtodo de evaluacin del coeficiente de transferencia pura-calor para el intercambiador de calor de placas de aleta. Un experimento numrico se llev a cabo en un intercambiador de calor sencilla que tiene una constante rea de seccin transversal. Los 120 casos que el fluido flua a travs de la aleta se probaron en el intervalo de 0