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Reflux condensation heat transfer inside a closed thermosyphon

1992; Elsevier BV; Volume: 35; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(92)90267-v

1879-2189

Ulrich Groß,

Fluid Dynamics and Heat Transfer

A survey is given on condensation heat transfer inside a two-phase thermosyphon including a detailed description of fluid flow as well as a review of published experimental and theoretical investigations. A total of 2889 data points derived from 18 research works has been evaluated covering wide ranges of thermal and geometrical parameters: 10 different working fluids, saturation temperature (14°C ≤ ts ≤ 340°C), pressure (0.04 ≤ p ≤ 39.5 bar), inside tube diameter (14 ≤ d ≤ 66 mm), length of cooling zone (102 ≤ L ≤ 2450 mm), and inclination angle (0° ≤ ϑ ≤ 85°). Correlations are proposed for condensation heat transfer inside a two-phase thermosyphon. Remaining deviations are due to effects of shear stress at the liquid-vapour interface, effects of non-condensable gases and effects of a partial flooding of the cooling zone in the case of superfilling the thermosyphon. On examine le transfert thermique de condensation dans un thermosyphon biphasique et on fait une description détaillée de l'écoulement du fluide, ainsi qu'une revue des études expérimentales et théoriques. On a évalué 18 travaux de recherche et traité 2889 points de mesure couvrant des larges domaines des paramètres thermiques et géométriques: 10 fluides de travail différents, température de saturation (14°C ≤ ts,≤ 340°C), pression (0,04 ≤p ≤ 39,5 bar), diametre intérieur du tube (14 ≤ d ≤ 66 mm), longueur de la zone réfrigérante (102 ≤ L ≤ 2450 mm), et l'angle d'inclinaison (0° ≤ ϑ ≤ 85°). Des formules sont proposées pour les transferts thermiques de condensation dans un thermosyphon biphasique. Les déviations constatées sont dues aux effets du cisaillement à l'interface liquide-vapeur, des gaz incondensables et du reflux partiel dans la zone froide dans le cas d'un remplissage excessif du thermosyphon. In der vorgelegten Arbeit wird der Wärmeübergang bei Kondensation in einem Zweiphasen-Thermosyphon analysiert und beschrieben. Grundlage dafür bilden die zahlreich in der Literatur vorhandenen experimentellen und theoretischen Untersuchungen. Sämtliche in der zugänglichen Literatur verfügbaren und auswertbaren Versuchsergebnisse für den Wärmeübergang werden gesammelt und geordnet. Aus 18 Arbeiten wurden 2889 Versuchspunkte entnommen, die weite Parameterbereiche abdecken: 10 unterschiedliche Arbeitsfluide, Sättigungstemperatur (14°C ≤ ts ≤ 340°C), Druck (0,04 ≤ p ≤ 39,5 bar), Innendurchmesser und Länge der Kühlzone (14 ≤ d ≤ 66 mm; 102 ≤ L ≤ 2450 mm), Neigungswinkel (0° ≤ ϑ ≤ 85°). Es wird eine Berechnungsgleichung für den Wärmeübergang bei Kondensation vorgeschlagen, die gut mit den Versuchsdaten korreliert. Verbleibende Abweichungen werden auf den Einfluβ der Schubspannung an der Filmoberfläche infolge der Gegenströmung von Dampf, auf nicht-kondensierbare Gase sowie auf eine partielle Überflutung der Kühlzone bei Wahl einer zu groβen Füllmenge zurückgeführt. Дaeтcя aнaлиз тeплoпepeнoca пpи кoндeнcaции в двyчфaзнoм тepмocифoнe, включaющий пoдpoбнoe oниcaниe тeчeния зндкocти, a тaкзe oбзop oпyбликoвaнныч экcнepимeнтaльныч и тeopeтичecкич иccлeдoвaний. Пpивoдятcя peзyльтaты для 2889 peпepныч тoчeк, пoлyчeнныe в 18 иccлeдoвaтeльcкич paбoтaч, для cлeдyющич шиpoэкич диaпaзoнoв тeплoвыч и гeoмeтpичecкич пapaмeтpoв. 10 paзличиыч paбoчнч зидкocтeй, тeмнepaтцpы нacыщeння 14°C ≤ ts ≤340°C, дaвлeния 0,04 ≤ p ≤39,5 бap, внyтpeннeгo диaмeтpa тpyбы 14 ≤ d ≤66 mm, длины зoиы oчлaздeния 102 ≤L ≤ 2450 mm и yглa нaклoиa 0° ≤ ϑ ≤ 85°. Пpeдлoзeны oбoбщaющиe cooтнoщeния для тeплoпepeнoca пpи кoндeнcaции в двyчфaзнoм тepмocифoнe. Pacчoздeния oбycлoвлeны cлeдyющими эффeктaми: кacaтeльнoгo иaпpязeния нa гpaницe paздeлa зидкocтьпap, нeкoндeнcиpyющичcя гaзoв и чacтичнoгo зaтoплeния зoны oчлaздeния в cлyчae пepeпoлнeния тepмocифoнa.