Numerical and experimental investigation of steam film condensation on a vertical tube

المؤلفون المشاركون

Sarsam, Wail S.
Ali, Lama F.

المصدر

Journal of Engineering

العدد

المجلد 16، العدد 4 (31 ديسمبر/كانون الأول 2010)22ص.

الناشر

جامعة بغداد كلية الهندسة

تاريخ النشر

2010-12-31

دولة النشر

العراق

عدد الصفحات

22

التخصصات الرئيسية

الفيزياء

الموضوعات

الملخص AR

تمت دراسة تكثف بخار الماء الغشائي على أنبوب عامودي، عدديا و عمليا، في البحث الحالي.

تم وضع النموذج الرياضي بالاستناد إلى قوانين الحفظ الأساسية للكتلة و الطاقة و باستعمال معادلات تجريبية متوفرة في الأدبيات المنشورة.

تم إعداد نموذج رياضي مستند على قوانين الحفظ الأساسية للكتلة و الطاقة، تحليل نسلت للتكثف الغشائي، و معادلات تجريبية متوفرة في الأدبيات المنشورة.

و من ثم إعداد برنامج محاكاة بلغة الفورتران لنمذجة تكثف بخار الماء الغشائي على إنبوب عمودي.

كذلك تم بناء برنامج فرعي لحساب خواص بخار الماء و دمجه مع البرنامج الرئيسي.

العمل التجريبي نفذ باستعمال منصة إختبار تكثف بخار الماء.

إن درجتي حرارة الدخول و الخروج لماء التبريد، درجة حرارة و ضغط بخار الماء، درجة حرارة الإنبوب السطحية في المركز، و نسبة تدفق ماء التبريد قد سجلت أثناء كل تشغيل إختباري عملي.

لقد تم استخدام كل من درجة حرارة الدخول لماء التبريد، درجة حرارة بخار الماء، و نسبة تدفق ماء التبريد كمدخلات للبرنامج العادي، ثم يقوم البرنامج بحساب توزيع درجة حرارة سطح الإنبوب، توزيع درجة حرارة ماء التبريد، معدل انتقال الحرارة الموضعي، معامل انتقال الحرارة الموضعي بالتكثف، توزيع سمك طبقة السائل المتكثف المتاخمة، معدل انتقال الحرارة الكلي، و معامل انتقال الحرارة المتوسط بالتكثف.

تمت دراسة تأثير العوامل المختلفة على معامل انتقال الحرارة بالتكثف، مثل درجة حرارة البخار، الإختلاف بدرجة الحرارة بين بخار الماء و سطح الإنبوب، و كذلك وجود غاز غير قابل للتكثف.

لقد وجد أن زيادة الإختلاف بدرجة الحرارة بين بخار الماء و سطح الإنبوب مع بقاء درجة حراة البخار ثابتة يؤدي إلى زيادة في سمك طبقة السائل المتكثف المتاخمة، و التي تسبب بدورها نقصان في معامل نقل الحرارة بالتكثف.

من الناحية الأخرى، زيادة درجة حرارة بخار الماء و بقاء الإختلاف بدرجة الحرارة بين بخار الماء و سطح الإنبوب ثابتا يؤدي إلى زيادة في معامل انتقال الحرارة بالتكثف.

بالإضافة إلى ذلك، تأثير وجود غاز غير قابل للتكثف بنسب مختلفة قد درس أيضا و وجد بأنه يسبب تخفيض ملحوظ في معامل انتقال الحرارة بالتكثف.

تم كذلك إعداد معادلة لحساب معامل انتقال الحرارة بالتكثف على إنبوب عمودي.

البيانات التجريبية التي تم الحصول عليها من التجارب العملية قورنت بنتائج البرنامج العددية و تم الحصول على توافق جيد بينهما.

و لهذا، يمكن الاستنتاج بأن البرنامج الحسابي الحالي مناسب لنمذجة تكثف بخار الماء على إنبوب عمودي.

الملخص EN

Film condensation of steam on a vertical tube is investigated numerically and experimentally, in the present work.

A mathematical model was set based on the basic conservation laws of mass and energy, Nusselt analysis of film condensation, and empirical equations available in the literature.

Then, a simulation program in FORTRAN language was developed which simulates the film condensation of steam on a vertical tube.

A complete steam tables subprogram was also developed and incorporated with the main program.

The experimental work was carried out using a steam condensation test bench.

The inlet and outlet cooling water temperatures, steam temperature and pressure, tube surface temperature at center, and cooling water flow rate are recorded during each experimental test run.

The inlet cooling water temperature, steam temperature, and cooling water flow rate are used as an input for the numerical program, then the program calculates tube surface temperature distribution, cooling water temperature distribution, local heat transfer rate, local condensation heat transfer coefficient, condensate boundary layer thickness distribution, total heat transfer rate, and average condensation heat transfer coefficient.

The effect of various parameters on the condensation heat transfer coefficient, such as steam temperature, steam-surface temperature difference, and the presence of non-condensable gas were investigated and reported graphically.

It was found that increasing (steam-surface) temperature difference while keeping the steam temperature constant results in an increase in condensate boundary layer thickness, which in turn causes a decrease in condensation heat transfer coefficient.

On the other hand, increasing steam temperature and keeping the (steam-surface) temperature difference constant leads to an increase in condensation heat transfer coefficient.

In addition, the presence of non-condensable gas with different concentrations was also investigated and it was shown that it causes a noticeable reduction in the average condensation heat transfer coefficient.

An equation for calculating average condensation heat transfer coefficient on a vertical tube was also developed.

The experimental data obtained from the test runs were compared with numerical results and showed good agreement.

Thus, it can be concluded that the present computational program is suitable for simulating steam condensation on a vertical tube.

نمط استشهاد جمعية علماء النفس الأمريكية (APA)

Sarsam, Wail S.& Ali, Lama F.. 2010. Numerical and experimental investigation of steam film condensation on a vertical tube. Journal of Engineering،Vol. 16, no. 4.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287916

نمط استشهاد الجمعية الأمريكية للغات الحديثة (MLA)

Sarsam, Wail S.& Ali, Lama F.. Numerical and experimental investigation of steam film condensation on a vertical tube. Journal of Engineering Vol. 16, no. 4 (Dec. 2010).
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287916

نمط استشهاد الجمعية الطبية الأمريكية (AMA)

Sarsam, Wail S.& Ali, Lama F.. Numerical and experimental investigation of steam film condensation on a vertical tube. Journal of Engineering. 2010. Vol. 16, no. 4.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287916

نوع البيانات

مقالات

لغة النص

الإنجليزية

الملاحظات

Includes appendices.

رقم السجل

BIM-287916