Publication

Ammonia two-phase flow in a horizontal smooth tube: Flow pattern observations, diabatic and adiabatic frictional pressure drops and assessment of prediction methods

Résumé

The present study illustrates new experimental two-phase flow pattern observations together with diabatic boiling and adiabatic two-phase frictional pressure drop results for ammonia (R7117) flowing inside a 14-mm internal diameter, smooth horizontal stainless steel tube. The flow pattern observations were made for mass velocities of 50, 100 and 160 kg s(-1) m(-2) and saturation temperatures of -14, -2 and 12 degrees C for vapor qualities ranging from 0.05 to 0.6. The flow patterns observed during the study included: stratified-wavy, slug-stratified-wavy, slug, intermittent and annular. For all the experimental conditions, the flow structure observations were compared against the predictions of the flow pattern map model of Wojtan et al. [L. Wojtan, T. Ursenbacher, J.R. Thome, Investigation of flow boiling in horizontal tubes: part I - a new diabatic two-phase How pattern map, Int. J. Heat Mass Transfer 48 (2005) 2955-2969] and showed very good correspondence. The frictional pressure drop measurements were obtained for vapor qualities from 0.05 to 0.6, saturation temperatures from -14 to 14 degrees C, mass velocities from 50 to 160 kg s(-1) m(-2) and heat fluxes from 12 to 25 kW m(-2). The experimental results show the traditional pressure drop trends: the frictional pressure drop increases with vapor quality and mass velocity. Moreover, the results also show that both diabatic and adiabatic frictional pressure drop values are similar, that is, the boiling process in itself does not affect the frictional pressure drop. The correlations of Friedel [L. Friedel, Improved friction drop correlations for horizontal and vertical two-phase pipe flow, in: European Two-Phase Flow Group Meeting, paper E2, Ispra, Italy, 1979], Lockhart and Martinelli [R.W. Lockhart, R.C. Martinelli, Proposed correlation of data for isothermal two-phase two-component in pipes, Chem. Eng. Process 45 (1949) 39-48] and Muller-Steinhagen and Heck [H. Muller-Steinhagen, K. Heck, A simple friction pressure correlation for two-phase flow in pipes, Chem. Eng. Process 20 (1986) 297-308] predicted only 54%, 52% and 60% of the experimental data within +/- 30%, respectively. The correlation of Gronnerud [R. Gronnerud, Investigation of liquid hold-up, flow-resistance and heat transfer in circulation type of evaporators, part iv: two-phase flow resistance in boiling refrigerans, in: Annexe 1972-1, Bull. de I'Inst. Froid, 1979] predicted 93% of the data and the flow pattern based method of Moreno Quiben and Thome [J. Moreno Quiben, J.R. Thome, Flow pattern based two-phase frictional pressure drop model for horizontal tubes. Part II: new phenomenological model, Int.J. Heat Fluid Flow 28 (2007) 1060-1072] predicted more than 97% of the experimental data within the same error band, while the latter method captures almost 89% of the data within +/- 20%. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (33)
Ébullition
vignette|Ébullition de l'eau dans un contenant chauffé par un brûleur. L’ébullition est la formation de bulles lors du changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état gazeux (une vaporisation rapide). Elle se produit lorsque la pression de vapeur saturante est égale ou supérieure à la pression du liquide : les bulles de vapeur formées au fond du récipient deviennent stables et peuvent donc remonter à la surface. Par définition, la pression de vapeur saturante est la pression à laquelle la vapeur d'un corps est en équilibre thermodynamique avec la phase liquide de ce même corps.
Coefficient de transfert thermique
Le coefficient de transfert thermique ou coefficient de transmission thermique est un coefficient quantifiant le flux d'énergie traversant un milieu, par unité de surface, de volume ou de longueur. L'inverse du coefficient de transfert thermique est la résistance thermique. C'est un terme important dans l'équation d'un transfert thermique et permet d'indiquer la facilité avec laquelle l'énergie thermique passe un obstacle ou un milieu. Dans le cas d'un transfert surfacique, il est appelé coefficient de transfert thermique surfacique ou résistance thermique d'interface.
Caloduc
Caloduc, du latin calor « chaleur » et de ductus « conduite », désigne des éléments conducteurs de chaleur. Appelé heat pipe en anglais (signifiant littéralement « tuyau de chaleur »), un caloduc est destiné à transporter la chaleur grâce au principe du transfert thermique par transition de phase d'un fluide (chaleur latente). Un caloduc se présente sous la forme d’une enceinte hermétique renfermant un fluide à l'état d'équilibre liquide-vapeur, généralement en absence de tout autre gaz.
Afficher plus
Publications associées (103)

Heat transfer of uncoated and nanostructure coated commercially micro-enhanced refrigeration tubes under pool boiling conditions

John Richard Thome

The heat transfer performance of commercially produced micro-enhanced tubes with and without a nanocoating was investigated under pool boiling of saturated refrigerant. These multiscale enhancements were on the outside of 19 mm horizontal copper tubes heat ...
Oxford2023

Multiscale enhancement of refrigerant falling film boiling by combining commercially enhanced tubes with nanostructures

John Richard Thome

Multiscale surface structures offer the opportunity to combine the heat transfer enhancement provided by microscale structures with the dryout benefits provided by some nanostructures, which is particularly attractive for falling film evaporators, who have ...
Oxford2023

Extension of GeN-Foam to modeling of boiling water and validation against the OECD/NRC PSBT benchmark

Carlo Fiorina, Stefan Radman, Ran Zhang, Hao Qin

The OpenFOAM-based GeN-Foam solver has recently been extended to allow simulating water boiling based on a porous-medium approach. This paper describes such extension and preliminarily validates it based on the OECD/NRC PSBT benchmark. Three benchmark exer ...
ELSEVIER SCIENCE SA2023
Afficher plus
MOOCs associés (13)
SES Swiss-Energyscope
La transition énergique suisse / Energiewende in der Schweiz
SES Swiss-Energyscope
La transition énergique suisse / Energiewende in der Schweiz
Thermodynamique II
Ce cours complète le MOOC « Thermodynamique : fondements » qui vous permettra de mettre en application les concepts fondamentaux de la thermodynamique. Pour atteindre cet objectif, le Professeur J.-P
Afficher plus

Graph Chatbot

Chattez avec Graph Search

Posez n’importe quelle question sur les cours, conférences, exercices, recherches, actualités, etc. de l’EPFL ou essayez les exemples de questions ci-dessous.

AVERTISSEMENT : Le chatbot Graph n'est pas programmé pour fournir des réponses explicites ou catégoriques à vos questions. Il transforme plutôt vos questions en demandes API qui sont distribuées aux différents services informatiques officiellement administrés par l'EPFL. Son but est uniquement de collecter et de recommander des références pertinentes à des contenus que vous pouvez explorer pour vous aider à répondre à vos questions.