TY - JOUR ID - TI - Performance Evaluation of A Jet Impingement Cooling for A Compact Shell and Tube Evaporator AU - Hasan Shakir Majdi PY - 2015 VL - 23 IS - 3 SP - 579 EP - 590 JO - Journal of University of Babylon مجلة جامعة بابل SN - 19920652 23128135 AB - An investigation into flow fields and heat transfer characteristics of a round turbulent jet impinging on a shell and tube evaporator at constant temperatures is numerically conducted in this study. The continuity, momentum, and energy equations are solved using the finite volume method (FVM). Different geometrical parameters are analyzed to determine the optimal design, such as nozzle hydraulic diameter in the range of 1-3 mm, nozzle height from 16 to 32 mm, the number of nozzles from 1 to 3, jet Reynolds number from 3,000 to 25,000, and other independent design variables upon heat transfer, such as tube arrangement and pitch ratio. Results show that the variations of local Nusselt numbers along the pipe surface decreases monotonically from its maximum value at the stagnation point. It is shown that the Nusselt number increases with larger hydraulic diameters, higher nozzle heights, and larger number of nozzles. The optimum tube arrangement that affords the highest heat transfer rate is found in a staggered tube arrangement, with small longitudinal pitches. It is observed that using liquid re-circulator spray nozzles reduces the flow length element of size and shape. Therefore, it is concluded that the impinging jet heat transfer will be augmented using three nozzles to the shell and a tube evaporator.

في هذه الدراسة تم اجراء التحقيقات النظرية لخصائص جريان السائل خلال النوزلات ( البخاخات ) ذات الفوهات المستديرة ومعدل انتقال الحرارة عل سطح الانابيب في المبخرات من نوع الانبوب والاسطوانة (shell&tube ) عند درجة حرارة ثابتة . تم حل معادلات الاستمرارية و الزخم كذلك الطاقة باستخدام طريقة الحجوم المحددة (FVM) . تم دراسة وتحليل عدد من البرامترات لايجاد التصميم الامثل للمبادلات الحرارية التي تستخدم هذه النوزلات ومثال على هذه البرامترات (القطر الهيدروليكي للبخاخ من 1-3 ملم ، ارتفاع النوزل 16-32 ملم ، عدد النوزلات 1-3 ملم ، رقم رينولد من 3000 الى 25000 ) وعوامل اخرى تؤثر على انتقال الحرارة مثل ترتيب الانابيب والمسافة بينهما . وقد بينت النتائج ان هناك تبياين في قيمة رقم نسلت حول سطح الانبوب حيث تكون اعلى قيمة في القمة ومن ثم يبداء بالنقصان تدريجيان الى ان يصل الى نقطة الانفصال (stagnation point). وقد وجد ان رقم نسلت يزداد مع زيادة القطر الهيدروليكي ومع ارتفاع المسافة بين النوزل وسطح الانابيب كذلك مع زيادة عدد النوزلات . ان الترتيب الامثل بين الانابيب الذي يعطي افضل انتقال حرارة قد وجد في (staggered tube arrangement) وايضا مع تقليل الخطو الطولية بين الانابيب (small longitudinal pitches). وقد لوحظ ان استخدام النزولات (البخاخات) يقلل من حجم وطول المبادل الحراري التي تستخدم كمبخر. ولذلك يمكن الاستنتاج بان انتقال الحرارة بواسطة هذه النوزلات سوف يتعزز اكثر باستخدام ثلاثة فوهات في المبادلات الحرارية من نوع (shell and tube) . ER -