Autor: Bohdal, T. - Katalog OPAC zbiorów

Skocz do pozycji: 1.

Tytuł:: Badanie wrzenia w przepływie proekologicznych czynników chłodniczych
The investigation of flow boiling of environment-friendly refrigerants
Autorzy:: Bohdal, T.
Rasmus, A.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1826337.pdf
Data publikacji:: 1999
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: przepływ proekologiczny
czynniki chłodnicze
chlorek metylu
wrzenia pęcherzykowego
Opis:: Wprowadzone na przełomie lat 40-tych i 50- tych XX wieku czynniki chłodnicze chlorowcopochodne, zwane freonami, spowodowały poważne zmiany w technice chłodniczej. Wyparły one bowiem na trwale używane wówczas czynniki, takie jak chlorek metylu CH3Cl i dwutlenek siarki SO2, ograniczając skutecznie zastosowanie amoniaku NH3 do urządzeń lądowych o dużych mocach (z czasem wyeliminowano całkowicie amoniak z okrętowych urządzeń chłodniczych). Freon R12 zaczęto stosować powszechnie w urządzeniach o małej i średniej mocy cieplnej, zaś freon R22, w dużych urządzeniach (jako substytut amoniaku). Do układów niskotemperaturowych wprowadzono mieszaninę azeotropową, jako freon R502 oraz freony R13 i R13B1. W układach chłodniczych ze sprężarkami odśrodkowymi znalazły miejsce freony R11 i R21. Przeprowadzono poważnie zaawansowane prace nad zastosowaniem freonu R21 w siłowniach parowych dwuczynnikowych H2O-R21, zwanych binarnymi. Praktycznie wykorzystywano również inne rodzaje freonów, jak na przykład R142, w odniesieniu do sprężarkowych obiegów pomp ciepła. Rok 1974 należy uznać jako początek końca, bardzo dobrze zapowiadającej się ery freonów w technice chłodniczej. W tym właśnie roku, amerykańscy uczeni Sherwood Rowland i Mario Molina sformułowali hipotezę o niszczeniu warstwy ozonowej przez chlorowcopochodne węglowodory grupy CFC i HCFC, w szczególności chlorofluorokarbony CFC (w tym freony R11 i R12). Stwierdzono, że chlor zawarty w cząsteczkach chlorofluorokarbonów i hydrochlorofluorokarbonów HCFC (w tym R22) jest katalizatorem w reakcjach niszczenia ozonu i odpowiada za powstawanie tak zwanej "dziury ozonowej". Określono między innymi, że pojedynczy atom chloru przyczynia się do zniszczenia około 100000 cząstek ozonu. To spowodowało lawinowe uruchomienie prawnych, proekologicznych działań międzynarodowych. Konwencja Wiedeńska z dnia 22.03.1985 roku wydała decyzję o ochronie stratosferycznej warstwy ozonowej (weszła w życie 22.09.1988 roku; w Polsce obowiązuje od 11.10.1990 r.). Szczególnie znany jest Protokół Montrealski z 16.09.1987 roku, z decyzjami o zasięgu międzynarodowym w zakresie redukcji czynników grupy CFC (postanowienia weszły w życie 1.01.1989 roku). Wszystkie następne konferencje i spotkania międzynarodowe miały na celu zmniejszenie wielkości produkcji różnych rodzajów freonów, terminów ich częściowego i całkowitego wyeliminowania, jak również ograniczeń w eksporcie i imporcie innych substancji zubożających warstwę ozonową. Tym celom służyły, między innymi: Konferencja w Helsinkach-1989r, Spotkanie Londyńskie-1990, Konferencja w Kopenhadze-1990 i wiele następnych. Na podstawie podjętych decyzji ratyfikowanych przez państwa-strony Protokołu Montrealskiego, chlorofluorokarbon-freon R12 został już praktycznie wyeliminowany z zastosowań w nowo projektowanych urządzeniach chłodniczych (w istniejących-poważnie ograniczony). Z wejściem Polski do Wspólnoty Europejskiej, realnie od 2000 roku, liczyć się należy z ograniczeniem produkcji dużych urządzeń pracujących na freonie R22. Wśród zamienników freonu R12 największą popularność zdobywa obecnie czynnik R134a, freon R22 zastępuje się czynnikiem R404a, zaś R502 wypierany jest przez czynnik R507. Powszechnie uznawane w literaturze światowej korelacje dotyczące obliczania współczynników przejmowania ciepła i oporów przepływu są na ogół zweryfikowane eksperymentalnie dla dotychczas stosowanych czynników chlorowcopochodnych, ewentualnie dla amoniaku lub wody. Dlatego zachodzi uzasadniona konieczność prowadzenia badań dla nowych, ekologicznych czynników [2,8,10,11]. Celem prezentowanych badań podstawowych dla nowych proekologicznych czynników chłodniczych było uzyskanie danych, dotyczących wymiany ciepła i oporów przepływu podczas wrzenia pęcherzykowego w przepływie, w zakresie wrzenia rozwiniętego w kanałach rurowych poziomych oraz pionowych.
Halogen-derivative refrigerants - CFC or HCFC freons used so far - are known to cause destruction of the ozone layer and considerably increase the greenhouse effect. Declarations of the Montreal Protocol in 1987 (and decisions enclosed in the reports from meetings of the undersigned in subsequent years up to the VII Vienna Conference in 1995) have already found their way to legislation of most countries over the world. New technologies successfully eliminate CFC compounds, elimination of HCFCs is a more long-term process. Among substitutes for freon R12, it seems that the medium known as R134a is the most popular, whereas freon R22 is replaced by R404a, and freon R502 is superseded by R507. The correlations to evaluate heat transfer coefficients and flow resistance, well-recognised in the literature world-wide, were experimentally validated only for halogen-derivative refrigerants used so far. Therefore, it is necessary to conduct investigations for new environment-friendly refrigerants. The paper describes experimental investigations of heat transfer and flow resistance during bubble boiling of environment-friendly refrigerating media - R134a, R404A and R507 - in horizontal and vertical straight tubes. The investigations were carried out for a new environment-friendly refrigerant R507. Based on the obtained results, the following correlation, elaborated for other ecological refrigerants [3] to calculate the heat transfer coefficients during bubble boiling in channel flow. The correlation (1) was considered for the following range of parameters: boiling number to = -30 +100C, heat flux density q = 3000 30 000 W/m2, mass flux density (w ) = 100 1600 kg/m2s, dryness fraction x =0 0,3, viod fraction = 0 0,95, Ku = 0,0005 0,02, Bo = 5 60, Re = 10 000 100 000, Fr = 0,1 12. It was found that results of calculations from the correlation (1) agree with experimental data within a discrepancy margin of 20%. During the analysis of pressure drop in two-phase flow which is a resultant of three kinds of pressure drop - frictional, accelerational and hydrostatic, it was assumed that the frictional pressure drop is due to wall shear stress and can be written as follows Halogen-derivative refrigerants - CFC or HCFC freons used so far - are known to cause destruction of the ozone layer and considerably increase the greenhouse effect. Declarations of the Montreal Protocol in 1987 (and decisions enclosed in the reports from meetings of the undersigned in subsequent years up to the VII Vienna Conference in 1995) have already found their way to legislation of most countries over the world. New technologies successfully eliminate CFC compounds, elimination of HCFCs is a more long-term process. Among substitutes for freon R12, it seems that the medium known as R134a is the most popular, whereas freon R22 is replaced by R404a, and freon R502 is superseded by R507. The correlations to evaluate heat transfer coefficients and flow resistance, well-recognised in the literature world-wide, were experimentally validated only for halogen-derivative refrigerants used so far. Therefore, it is necessary to conduct investigations for new environment-friendly refrigerants. The paper describes experimental investigations of heat transfer and flow resistance during bubble boiling of environment-friendly refrigerating media - R134a, R404A and R507 - in horizontal and vertical straight tubes. The investigations were carried out for a new environment-friendly refrigerant R507. Based on the obtained results, the following correlation, elaborated for other ecological refrigerants [3] to calculate the heat transfer coefficients during bubble boiling in channel flow. The correlation (1) was considered for the following range of parameters: boiling number to = -30 +100C, heat flux density q = 3000 30 000 W/m2, mass flux density (w ) = 100 1600 kg/m2s, dryness fraction x =0 0,3, viod fraction = 0 0,95, Ku = 0,0005 0,02, Bo = 5 60, Re = 10 000 100 000, Fr = 0,1 12. It was found that results of calculations from the correlation (1) agree with experimental data within a discrepancy margin of 20%. During the analysis of pressure drop in two-phase flow which is a resultant of three kinds of pressure drop - frictional, accelerational and hydrostatic, it was assumed that the frictional pressure drop is due to wall shear stress and can be written as follows where : - w is the wall shear in two-phase flow (an assumption was made that the increase of shear stress is caused by the increase of the two-phase flow velocity, compared to the velocity of one-phase flow of the same flow rate w ), C denotes the channel circumference, A is the channel cross-sectional area. The accelerational and hydrostatic pressure drop were calculated from generally accepted relationships. It was found that relation (7) for the local pressure drop agrees with experimental data with a discrepancy not exceeding 15%. The obtained experimental data allow the elaboration of correlations to calculate heat transfer coefficients and flow resistance during bubble boiling in channel flow.The results of calculations based on the own correlations are compared with the results obtained from correlations worked out by other authors.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 1999, Tom 1; 123-135
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 2.

Tytuł:: Boiling start in flow of environment friendly refrigerating media
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1826327.pdf
Data publikacji:: 2001
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: korelacja Dittusa-Boeltera
wrzenie
zjawiska fizyczne
kanał rurowy
Opis:: Boiling in the flow starts (like boiling in the volume) in the moment, when overheating of the liquid near the wall reaches sufficiently high value. Up to this moment exchange of heat between the wall and the one phase substance (liquid) is done on the way of forced convection under particular conditions. Usually one phase flow has a turbulent nature and may be described with empirical correlation of Dittus - Boelter. Passing over the influence of the temperature on change of thermophysical properties of the liquid under forced convection conditions, it is stated that coefficient of heat interception ? from the inner surface of the channel is the function of mass stream density (w ). When the liquid is overheated sufficiently enough by the wall of a channel, in spite of the lower temperature of the liquid TF in the core of the flow than saturation temperature Ts, a kind of boiling appears in the channel - so called overcooled boiling. According to many researchers in the overcooled boiling area superposition of heat exchange during one phase forced convection and heat exchange with bubble boiling has a place. This paper shows the results of the Author's experimental research on the point of the bubble boiling start during the flow in a pipe channel of for example refrigerating medium R123. Research was conducted on the measuring stand described in detail in other Author's works. The aim of the research was to determine parameters of the medium's thermodynamical state, in which first steam bubbles arise (state ai in the Fig. 1). Obtained results of the research confirm occurrence of heat exchange hysteresis connected with steam bubbles arising and start of the bubble boiling in the channel. The state of the system in the range of occurring hysteresis (and the work of machines and cooling devices connected with this) depends on if it is reached on the way of increase or decrease of steam nucleuses overheating. In the heated channel forced convection or bubble boiling may occur and this might give rise to specific consequences for exploitators of those devices. Methodology of research on the start of the bubble boiling during the flow in the pipe channel proposed by the Author may be successfully used for other refrigerating media. This method allows determining, in the quantitative way, parameters of the medium's state in ai point and it is justified by the physical basics of phenomena occurring during boiling.
Wrzenie w przepływie rozpoczyna się (podobnie jak wrzenie w objętości) w chwili, gdy przegrzanie w cieczy w pobliżu ścianki osiągnie wymaganą wartość. Do tego momentu wymiana ciepła pomiędzy ścianką a substancją jednofazową (cieczą) odbywa się na drodze konwekcji wymuszonej w określonych warunkach. Zazwyczaj przepływ jednofazowy ma charakter turbulentny i może być opisany empiryczną korelacją Dittusa - Boeltera. Pomijając wpływ temperatury na zmianę fizycznych właściwości cieczy można przyjąć, że w warunkach konwekcji wymuszonej współczynnik przejmowania ciepła od powierzchni wewnętrznej kanału jest funkcją gęstości strumienia masy. Przy dostatecznie dużym przegrzaniu cieczy przy ściance kanału, pomimo niższej temperatury płynu TF w rdzeniu przepływu od temperatury nasycenia Ts, występuje w kanale wrzenie zwane wrzeniem przechłodzonym. Według wielu badaczy [6,8,9,10] w obszarze wrzenia przechłodzonego ma miejsce superpozycja wymiany ciepła podczas jednofazowej konwekcji wymuszonej i wymiany ciepła z wrzeniem pęcherzykowym. Wiadomo jednak, że zjawisku początku wrzenia pęcherzykowego towarzyszą, w niektórych zakresach (i dla niektórych czynników) zjawiska o charakterze niestabilnym. Rozpatrując łącznie oba zjawiska i ich wzajemny wpływ uzyskuje się nieco inny obraz i inne muszą być metody jego opisu. Jeżeli procesowi towarzyszy zjawisko zerowego kryzysu wrzenia a więc termicznego opóźnienia rozpoczęcia wrzenia pęcherzykowego, wówczas PPWP oznacza stan, w którym przy zwiększaniu niedogrzania cieczy do temperatury nasycenia Tn wrzenie przechłodzone ulega zakończeniu, co wykazały uprzednie badania eksperymentalne autora niniejszej pracy. W przypadku wystąpienia zerowego kryzysu wrzenia otrzymywane są stany układu o parametrach na prawo od linii ai - a przedstawionej na rys. 1. Są to stany układu o równowadze metastabilnej. W tych przypadkach położenie punktu opisującego początek przechłodzonego wrzenia pęcherzykowego (PPWP) będzie zależało od tego jak daleko, zmieniając parametry występujące w prezentowanych powyżej zależnościach, "udało się opóźnić" rozpoczęcie procesu wrzenia (na przykład zmniejszając niedogrzanie cieczy Tn, zwiększając gęstość strumienia ciepła q, zmniejszając gęstość strumienia masy (w ) lub ciśnienie p). Przedstawione w rozdziale 3 wyniki badań eksperymentalnych autora opisują wpływ zerowego kryzysu wrzenia na położenia początku wrzenia pęcherzykowego w przypływie i wynikające stąd skutki. W analizie wyników badań założono, że wrzenie pęcherzykowe rozpoczyna się w kanale rurowym jako wrzenie powierzchniowe przechłodzone. Oznacza to, że temperatura TF przepływającej w rdzeniu przepływu cieczy jest niższa od temperatury nasycenia Ts, której wartość wynika z aktualnego ciśnienia p. Istnieje zatem lokalne niedogrzanie cieczy do temperatury nasycenia wynoszące Tn. Wyniki badań własnych oraz innych autorów [5÷11] wykazały, że inicjacja procesu wrzenia powierzchniowego zależy od wielkości niedogrzania cieczy Tn w rdzeniu przepływu i od przegrzania cieczy przy ściance kanału Tw ( Tw = Tw-TF). Wprowadzono pojęcie bezwymiarowego współczynnika B zdefiniowanego związkiem. Wykonano obliczenia współczynnika bezwymiarowego B opisanego wzorem (14) oddzielnie dla wyników badań zamieszczonych w tablicy 1 (oznaczono go symbolem B1) oraz w tablicy 2 (symbol B2) Uzyskane wyniki pomiarów potwierdzają występowanie histerezy wymiany ciepła związanej z powstawaniem pęcherzyków parowych i rozpoczęciem wrzenia pęcherzykowego w kanale [1]. Stan układu w zakresie występującej histerezy (i związana z tym praca maszyn i urządzeń chłodniczych) zależy od tego czy osiągnięto go drogą wzrostu czy spadku przegrzania zarodków pary [2]. W ogrzewanym kanale może występować konwekcja wymuszona lub wrzenie pęcherzykowe, co może mieć określone skutki podczas eksploatacji tych urządzeń. Proponowaną przez autora metodykę badań początku wrzenia pęcherzykowego w przepływie w kanale rurowym można z powodzeniem stosować do badań innych czynników chłodniczych. Metoda ta pozwala na określanie parametrówstanu czynnika w punkcie ai (PPWP), przy czym jej podstawą są fizyczne zjawiska zachodzące podczas wrzenia.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2000, Tom 2; 262-279
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 3.

Tytuł:: Zjawiska falowe w ośrodkach dwufazowych
Wave phenomena in two-phase media
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1826295.pdf
Data publikacji:: 2001
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: ruch falowy
propagacja fal
ośrodki dwufazowe
parametry ośrodka dwufazowego
Opis:: Prowadzone w ostatnich latach doświadczenia wykazują, że układy dwufazowe podlegają ruchowi falowemu. Dotyczy to w szczególności rozchodzenia się zaburzeń wywołanych w tych układach [9,11,16,17,18]. Układ dwufazowy ciecz - gaz, jedno- lub wieloskładnikowy jest zbiorem cząstek substancji o dwóch stanach skupienia, oddzielonych od siebie powierzchnią międzyfazową. Od wewnętrznej struktury układu zależy wzajemne oddziaływanie na siebie poszczególnych faz, jak również prędkość przemieszczania wywołanego zaburzenia zewnętrznego lub wewnętrznego. Widać to wyraźnie na przykładzie rozchodzenia się fali dźwiękowej w adiabatycznym układzie dwufazowym. Prędkość fali dźwiękowej zależy przede wszystkim od wielkości stopnia zapełnienia i ciśnienia mieszaniny dwufazowej. Z wykresów przedstawionych na rysunkach 1 i 2 wynika, że wzrost ciśnienia powoduje wzrost prędkości dźwięku w mieszaninie dwufazowej. Występuje to jednak do określonej wielkości ciśnienia (zależnej od stopnia zapełnienia) a następnie przy odpowiednio wysokich ciśnieniach jest prawie stała i wynosi około 1300 m/s [17]. Propagacja fali zaburzeń w mieszaninie dwufazowej jednoskładnikowej o parametrach termicznych z linii nasycenia, powoduje periodyczną zmianę lokalnych wartości ciśnienia. Wywołuje to ciągły proces przemian fazowych. Na granicy faz następuje lokalnie proces kondensacji przy wzroście ciśnienia zaś przy obniżeniu ciśnienia - proces parowania. Ulegają zmianie lokalne wartości parametrów układu dwufazowego: ciśnienie nasycenia ps, temperatura nasycenia Ts, gęstość , stopień suchości x, stopień zapełnienia itp. Zjawiska te wywołują "efekt tłumienia" związany z dyssypacją energii oraz ze zmianą prędkości rozchodzenia się zaburzeń [17]. Analiza źródeł literaturowych i badania eksperymentalne własne dowodzą, że ośrodki dwufazowe wykazują własności falowe. Dotyczy to również rozwoju wrzenia pęcherzykowego czynników chłodniczych w kanałach rurowych. Przeprowadzone przez autora badania eksperymentalne wykazały, że inicjacja procesu wrzenia następuje na końcu ogrzewanego kanału (w miejscu największego przegrzania) i w postaci frontu wrzenia przemieszcza się w kierunku przeciwnym do przepływu czynnika.. Przejściu frontu wrzenia towarzyszy wzrost intensywności wymiany ciepła czego wynikiem jest obniżenie temperatury ścianki ogrzewanego kanału. Prędkości frontu wrzenia zależy od wielkości lokalnego przegrzania cieczy na ściance ogrzewanego kanału co ujmuje zależność (9) wyznaczona przez autora. Oprócz walorów poznawczych prezentowanego zjawiska rozwoju wrzenia pęcherzykowego w przepływie należy podkreślić aspekty eksploatacyjne. Zjawisko takie może zachodzić nie tylko w parownikach urządzeń chłodniczych (zwłaszcza zasilanych pompowo), ale także w innych układach energetycznych. W warunkach dynamicznych zmian parametrów układu mogą się pojawić niekorzystne właściwości eksploatacyjne objawiające się niestabilnościami w pracy tych urządzeń.
Experimental investigations carried out in recent years indicate that two-phase systems possess interesting wave properties. This refers in particular to propagation of disturbances in these systems. The two-phase liquid-gas system, single-component or multi-component, is a collection of particles of two states of aggregation divided by an interface. The mutual interaction of the two phases depends on the internal structure of the system. So does the velocity of propagation of external or internal disturbances. This is clearly seen, for example, during the propagation of an acoustic wave in the adiabatic two-phase system. The velocity of the acoustic wave depends, first of all, on the void fraction and pressure of the two-phase mixture. The inception of boiling is connected with reaching a certain level of liquid superheat. The development of boiling is often accompanied by instabilities in the microscale in the form of vapour nuclei hysteresis, as well as in the macroscale in the form of the zero boiling crisis. Mitrovič and Fauser[8] proved that the development of boiling in the superheated liquid has a wave character. This fact is also confirmed by a detailed analysis of works of Z. Bilicki [2,3] and T. Bohdal [11,12,14]. Experimental observations indicate that for moderate liquid superheats, the formation of vapour bubbles takes place usually on surfaces being in direct contact with the liquid. With the beginning of generation of vapour bubbles in some place of the surface, the process of generation propagates on the surface to form the so-called boiling front whose propagation velocity depends on the liquid superheat. The phenomenon is accompanied by a change in the mechanism of heat transfer from forced convection to boiling with generation of vapour bubbles. For higher liquid superheats, the process of convection is replaced by film boiling. The propagation of the boiling front and kinetics of the phase change take place in metastable conditions in the heterogeneous medium. Experimentation on the development of bubbly boiling in the heated channel is not very impressive in quantity, and further research works of cognitive and applicative character are highly required. The knowledge of dynamics of boiling is essential because it may affect the operational stability of the machinery. It also allows the prediction of failures in channels with two-phase flows. Bearing in mind the above the authors undertake experimental investigations of the development of bubbly boiling in a heated vertical channel of an annular cross-section. A specially designed test section facilitates not only computerised recording of thermodynamic parameters that describe the two-phase flow, but also enables the observation and recording of the pictures of propagation of the boiling front along the heated surface. The conducted experimental investigations prove that the boiling front propagation velocity vT depends on the local liquid superheat at the heated wall, which can be expressed in terms of a dimensionless coefficient B [10] The dependence of the velocity vT on the coefficient B is presented in Fig. 20. In order to initiate the process of bubbly boiling, a certain critical value of the coefficient B should be exceeded (B 4). For B=4 the boiling front propagation velocity is equal to vT = 0.3 m/s. For higher values of B which correspond to higher local liquid superheats, the boiling front propagation velocity increases reaching vT = 0.6 m/s for B 6. Higher values of the coefficient B>6 were not achieved for the case of initiation of the boiling process by means of increasing impulsively the heat flux density at the heated wall. The obtained results of investigations enable the elaboration of experiment-based correlation describing the boiling front propagation velocity during the development of bubbly boiling in channel flow. The correlation is here presented in terms of the modified Peclet number Pe The relationship between the modified Peclet number Peexp and dimensionless coefficient B obtained from the experimental results of development of bubbly boiling in a vertical and horizontal channel achieved by means of increasing the heat flux density is plotted in Fig. 21. The comparison of experimental values of the Peclet number Peexp with the theoretical Peclet number Peth evaluated for the investigated cases from the correlation (2) is shown in Fig. 23. A decent accuracy to 20 % is achieved.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2001, Tom 3; 75-101
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 4.

Tytuł:: Modelowanie procesu przechłodzonego wrzenia pęcherzykowego proekologicznych czynników chłodniczych
Modelling the process of subcooled bubble boiling in flows
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1826275.pdf
Data publikacji:: 2002
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: wrzenie pęcherzykowe
czynniki chłodzące
modelowanie przechładzania
kanał rurowy
Opis:: Wrzeniem przechłodzonym (subcooled boiling) nazywa się wrzenie, podczas którego czynnik wrze przy ściance kanału, podczas gdy w rdzeniu kanału jest jeszcze niedogrzany do temperatury nasycenia. Z przypadkami takimi spotykamy się często w kanałach typowych wymienników ciepła, kiedy to dopływająca ciecz posiada temperaturę niższą od temperatury nasycenia Ts (ciecz przechłodzona) podczas gdy temperatura ścianki kanału jest wyższa od Ts [7,15,17]. Proces wrzenia przechłodzonego rozpoczyna się wtedy gdy zarodki wrzenia przy ściance kanału uzyskają odpowiednio duże przegrzanie. Sytuację taką pokazano na rysunku 1. W pracy przedstawiono model teoretyczny przechłodzonego wrzenia pęcherzykowego podczas przepływu w kanale rurowym czynników chłodniczych, pozwalający na określenie wielkości współczynnika przejmowania ciepła i oporów przepływu. Istotną jego cechą jest uwzględnienie składowych gęstości strumienia ciepła w podwarstwie przyściennej wynikających z procesu przewodzenia, oddziaływania upustów ciepła, efektu turbulizacyjnego i przechłodzenia cieczy. Prezentowany model może być wykorzystywany również w zakresie rozwiniętego wrzenia pęcherzykowego i nosi znamiona uogólnionego modelu a wyniki obliczeń zweryfikowano eksperymentalnie dla czynników chłodniczych R134a, R404A, R12 i R22. W zakresie wymiany ciepła uzyskano zadawalającą zgodność obliczeń z eksperymentem w przedziale 20% a w zakresie oporów przepływu 15%. Potwierdzono aplikacyjną przydatność prezentowanego przez autora modelowania przechłodzonego wrzenia pęcherzykowego w przepływie W pracy przedstawiono model teoretyczny przechłodzonego wrzenia pęcherzykowego podczas przepływu w kanale rurowym czynników chłodniczych, pozwalający na określenie wielkości współczynnika przejmowania ciepła i oporów przepływu. Istotną jego cechą jest uwzględnienie składowych gęstości strumienia ciepła w podwarstwie przyściennej wynikających z procesu przewodzenia, oddziaływania upustów ciepła, efektu turbulizacyjnego i przechłodzenia cieczy. Prezentowany model może być wykorzystywany również w zakresie rozwiniętego wrzenia pęcherzykowego i nosi znamiona uogólnionego modelu a wyniki obliczeń zweryfikowano eksperymentalnie dla czynników chłodniczych R134a, R404A, R12 i R22. W zakresie wymiany ciepła uzyskano zadawalającą zgodność obliczeń z eksperymentem w przedziale 20% a w zakresie oporów przepływu 15%. Potwierdzono aplikacyjną przydatność prezentowanego przez autora modelowania przechłodzonego wrzenia pęcherzykowego w przepływie.
The process of bubble boiling is of great significance in refrigeration industry. Among other applications, the boiling mechanism is utilised to obtain low temperatures in heat exchangers. Boiling refrigerants consume heat, decreasing the temperature of the heat exchanger walls, then decreasing the ambience temperature. Compared to single-phase forced convection, the intensity of heat transfer during boiling is considerably larger. This enables the reduction, for example in size and weigh, of the heat exchangers. Design of high performance heat exchangers - technically and economically optimal - requires accurate and experimentally validated computational procedures for the description of boiling. Therefore, further theoretical and experimental investigations are in demand to increase our understanding of the boiling process in refrigeration evaporators [1,11,13,22]. This refers in particular to new environment-friendly refrigerants that supersede old halogen-derivative media (freons). Prompted by both fundamental and applicative aspects, the author undertook a theoretical analysis and experimental investigations of boiling in flows, extending on halogen-derivative media and their ecological substitutes. The present paper is devoted to general methods of modelling the process of subcooled and saturated bubble boiling in flows of refrigeration media. A theoretical model of bubble boiling during the flow of refrigeration media in a tubular channel has been presented. The model enables the determination of the heat transfer coefficient and flow resistance. An essential feature of the model is that it accounts for components of the heat flux density in the boundary sublayer due to convection, interaction of heat sinks and turbulence effects. The presented model is considered to possess a general meaning; computational results have been experimentally validated for five refrigerating media: R134a, R404A, R507, R12, R21 and R22. It is assumed in the proposed model, as in accordance with the Prandtl-Taylor theory, that two regions can be distinguished in the channel flow: laminar boundary sublayer and turbulent core. For a fully developed turbulent flow in the channel, it is the laminar boundary sublayer where the most essential changes of the liquid temperature and velocity take place. Therefore, the effects in the laminar boundary sublayer are decisive for the heat and momentum transfer. Consequently, for a given cross-section of the channel, a constant value of temperature and velocity in the core flow can be assumed. The temperature profile in the thermal boundary sublayer during convective heat transfer can be considered linear as the heat transfer is due to conduction. On the other hand, during flow boiling the emerging vapour bubbles intensify heat and momentum transfer, and as a result, the temperature profile is nonlinear and the thickness of the laminar boundary sublayer is reduced. However, the velocity profile in the laminar boundary sublayer can still be assumed linear, with zero at the wall. Bearing in mind all the above, further considerations will be restricted to the laminar boundary layer, and the processes taking place there.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2002, Tom 4; 241-269
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 5.

Tytuł:: Histereza rozwoju i zaniku wrzenia pęcherzykowego
Hysteresis of development and fading of bubbly boiling
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1826217.pdf
Data publikacji:: 2003
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: wrzenie pęcherzykowe
przegrzanie cieczy
rozwój i zanik wrzenia powierzchniowego
Opis:: Przeprowadzone w ostatnich latach badania wykazują, że ośrodki dwufazowe wykazują interesujące własności falowe [2,5,6,7]. Wywierają one również wpływ na proces wrzenia a szczególnie na jego rozpoczęcie, rozwój, zanik i zakończenie. Jest to szczególnie istotne w przypadku wystąpienia zerowego kryzysu. W celu wyjaśnienia zjawiska wrzenia z punktu widzenia dynamiki procesu, niestabilności, wzajemnego oddziaływania faz i tworzenia się różnych struktur przepływu dwufazowego potrzebne są pomiary zmian parametrów układu w czasie i na długości kanału. Istnieją wszelkie przesłanki (uzasadnione również wcześniejszymi badaniami autora), aby postawić hipotezę, że zjawisko zerowego kryzysu wrzenia w przepływie posiada charakter falowy. Pierwsze pęcherzyki pary powstają w miejscu największego przegrzania cieczy, to jest na końcu ogrzewanego kanału. Rozwój wrzenia następuje w postaci tzw. frontu wrzenia, który przemieszcza się w kierunku przeciwnym do przepływu czynnika z prędkością zależną od przegrzania cieczy przy ogrzewanej ściance. Zanik wrzenia następuje odwrotnie to znaczy najwczśniej zanika na początku ogrzewanego kanału i sukcesywnie postępuje zgodnie z kierunkiem przepływu czynnika. Celem badań eksperymentalnych było jakościowe i ilościowe potwierdzenie możliwości zachodzenia rozwoju i zaniku wrzenia pęcherzykowego w ogrzewanym kanale w granicach pętli histerezy wymiany ciepła i oporów przepływu. Istotnym było również poznanie właściwości zjawiska dla nowych proekologicznych czynników chłodniczych stanowiących obecnie zamienniki wycofywanych freonów. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań dotyczących histerezy rozwoju i zaniku wrzenia w przepływie w kanałach rurowych można sformułować następujące wnioski: Udowodniono eksperymentalnie możliwość występowania klasycznego zjawiska zerowego kryzysu wrzenia podczas przepływu dla nowych proekologicznych czynników chłodniczych (R134a i R123); uzyskane efekty histerezy wymiany ciepła i oporów przepływu podczas zerowego kryzysu charakteryzują się odmiennymi przebiegami w porównaniu z freonami a zakres ich oddziaływań jest słabszy niż dla freonów. Potwierdzono hipotezę falowego charakteru zerowego kryzysu wrzenia, co jest nowym oryginalnym spojrzeniem na to zjawisko. Bez względu na zastosowany sposób wywołania rozwoju lub zaniku wrzenia pęcherzykowego w przepływie zjawiska te mają charakter falowy. W opisie ujmującym charakter falowy zjawisk wzięto pod uwagę nie tylko prędkość vp przemieszczania się impulsu zmian ciśnienia, ale również prędkość vT frontu wrzenia oraz wzajemne zależności między nimi. Nie bez znaczenia jest zależność tych wielkości od stopnia zapełnienia czynnika chłodniczego w kanale. Prędkość rozwoju lub zaniku wrzenia powierzchniowego w kanale zależy od lokalnego przegrzania cieczy na ogrzewanej ściance, bez względu na sposób w jaki wywołano to zjawisko. Przeprowadzone badania dotyczyły obszarów stanów metastabilnych i nierównowagowych objętych oddziaływaniem pętli histerezy zerowego kryzysu wrzenia. Błąd uzyskanych wyników pomiarów oszacowano na poziomie 10÷12%. Oprócz walorów poznawczych prezentowanych zjawisk wrzenia pęcherzykowego w przepływie należy podkreślić ich aspekty eksploatacyjne. Zjawiska takie mogą zachodzić nie tylko w parownikach urządzeń chłodniczych (zwłaszcza zasilanych pompowo), ale także w innych układach energetycznych. W warunkach dynamicznych zmian parametrów układu mogą się pojawić niekorzystne właściwości eksploatacyjne objawiające się niestabilnościami.
The report describes results of experimental investigations of heat transfer, and pressure drop during development and fading of bubbly boiling of refrigerating media. These processes are accompanied by the phenomenon of zero boiling crisis connected with the hysteresis of activation of boiling nuclei. It has been confirmed in the course of investigations that the development and fading of boiling possess wave properties. The development of boiling takes place in the form of the so-called boiling front that, originating at the channel exit section, propagates upstream with a velocity depending on the liquid superheat at the heated wall. By analogy the fading of boiling originates at the inlet to the channel and successively propagates downstream. The boiling front propagation velocity in tubular channels was determined. The investigations also led to the evaluation of empirical correlations allowing the determination of the propagation velocity of the pressure impulse giving rise to boiling and the boiling front propagation velocity. The investigations were carried out for new environment-friendly refrigerating media R123 and R134a.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2003, Tom 5; 29-57
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 6.

Tytuł:: Dynamika pęcherzyków parowych podczas wrzenia proekologicznych czynników chłodniczych
Dynamics of vapour bubbles while the environmentally friendly refrigerating medium boiling
Autorzy:: Baran, M.
Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1826166.pdf
Data publikacji:: 2005
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: wrzenie pęcherzykowe
pęcherzyk parowy
Opis:: Na podstawie analizy źródeł literaturowych oraz badań własnych stwierdzono, że: 1. Pęcherzyki pary tworzą się na powierzchni grzejnej tylko w pewnych jej miejscach, przy czym liczebność tych miejsc wzrasta ze wzrostem gęstości strumienia ciepła - q. 2. Powstające na powierzchni grzejnej pęcherzyki pary odrywają się ze zmienną częstotliwością. Występowanie tego zjawiska zależy od parametrów procesu wrzenia. 3. Periodyczne zjawisko generacji pęcherzy pary może doprowadzić do cyrkulacji cieczy w pobliżu powstającego pęcherza pary. 4. Podczas wzrostu pęcherza pary następują fluktuacje temperatury w powierzchni grzejnej pod miejscem generowania pęcherzyka. 5. Powstawanie pęcherzyka pary w czasie chwilowego kontaktu cieczy z powierzchnią grzejną powoduje wypychanie cieczy z obszaru przylegającego do rozrastającego się zarodka pęcherzyka. 6. Ze wzrostem rozmiarów pęcherzyka maleje szybkość ruchu jego ścianki aż do momentu, w którym rozpoczyna się proces odrywania się pęcherzyka do filmu parowego. 7. W miarę wzrostu populacji zarodków rośnie prawdopodobieństwo łączenia się, czyli koalescencji pęcherzyków jeszcze przed oderwaniem. 8. W zjawisku koalescencji dwóch pęcherzyków otoczonych cieczą wyróżnić można cztery etapy: " ruch zbliżania, wskutek różnic prędkości obu pęcherzyków, " kontakt, charakteryzujący się odkształceniem pęcherzyków i stopniowym spłaszczeniem filmu parowego, " pęknięcie filmu parowego, " oscylacje pęcherzyka na skutek działania sił powierzchniowych dążących do zmiany jego kształtu. 9. Średnice pęcherzyków pary w chwili oderwania od ścianki jak i częstotliwość ich produkcji są zmiennymi losowymi. Uzyskane wyniki analizy teoretycznej i badań eksperymentalnych będą wykorzystane przez autorów w procesie modelowania matematycznego wrzenia pęcherzykowego w przepływie nowych proekologicznych czynników chłodniczych. Planuje się opracowanie modelu opisującego proces wymiany ciepła i pędu uwzględniający wewnętrzne oddziaływanie pęcherzyków parowych względem siebie i na otaczającą ciecz. Wyniki modelowania zostaną przedstawione w postaci charakterystyk wewnętrznych ujmujących dynamiczne oddziaływanie pęcherzyków i jego wpływ na intensyfikację zachodzącego procesu
The work presents analyses of bubble-formation conditions while bubble boiling. The role and significance of vapour nuclei, the dynamics of bubble growth, the fluid circulation around bubbles, the coalescence and frequency of bubble breaking off the heated surface were taken into consideration. The own results of observation and experimental investigations on the formation and development of vapour bubbles while boiling the environmentally friendly refrigerating media are presented. On the basis of the analysis the conclusions and recommendations were put forward: 1.The vapour bubbles are formed on the heating surface only in certain places, at the same time the number of these places increases with heat flux density increase - q. 2.The vapour bubbles being formed on the heating surface are breaking off at vari-able frequency. The occurrence of this phenomenon depends on the boiling proc-ess parameters. 3.The phenomenon of the periodic formation of vapour bubbles may lead to the fluid circulation in the vicinity of the vapour bubble being formed. 4.While the vapour bubble is growing the temperature of the heated surface on the spot where the bubble is being generated is fluctuating. 5.The formation of the vapour bubble during the instantaneous contact of the fluid with the heating surface makes the fluid to be forced out from the region adjacent to the growing bubble nucleus. 6.As the size of bubble is growing the movement of its wall is slowing down till the bubbles began to break off into the vapour film. 7.The population of nuclei increases with increasing the probability of binding, i.e. coalescence of bubbles just before they were broken off. 8.The phenomenon of coalescence of two bubbles surrounded with fluid can be divided into four stages: (1) approach movement, due to the difference in speed of both the bubbles, (2) contact, characterized by deformation of bubbles and gradual flattening of the vapour film, (3) burst of the vapour film, (4) bubble oscillations due to the reac-tion of surface forces which tend to change its shape. 9.Diameters of vapour bubbles while breaking off the wall and the frequency of their production are random variables.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2005, Tom 7; 117-141
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 7.

Tytuł:: Analiza przemian fazowych proekologicznych czynników chłodniczych w minikanałach rurowych
Analysis of phase transitions of environment- friendly refrigerants in tubular mini-channels
Autorzy:: Bohdal, T.
Charun, H.
Dutkowski, K.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1826016.pdf
Data publikacji:: 2008
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: wymiana ciepła
kanały o małej średnicy
wrzenie
skraplanie
minikanały
Opis:: W ostatnich latach wzrosło zapotrzebowanie na prace badawcze w zakresie wymiany ciepła i hydrodynamiki czynników chłodniczych w kanałach o małej średnicy. Jest to wynikiem gwałtownego zapotrzebowania na kompaktowe wymienniki ciepła, stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, w medycynie, elektronice, a zwłaszcza w nowoczesnych komputerach. Ciągły wzrost mocy obliczeniowych procesorów komputerowych wymaga odbioru od nich coraz większej ilości ciepła. Dużą wartość gęstości strumienia ciepła na małych powierzchniach może zapewnić wykorzystanie przemian fazowych czynników chłodniczych. Może być realizowany w kanałach rurowych o małej średnicy lub w pakietach złożonych z dużej liczby równoległych kanałów, o różnych kształtach przekroju poprzecznego. Jako kanały o małej średnicy można uznać te, których średnica wewnętrzna jest mniejsza od 3 mm. Kanały rurowe stosowane w wymiennikach ciepła dzieli się na: kanały konwencjonalne - o średnicy hydraulicznej 3 mm i więcej, minikanały - o średnicy hydraulicznej w zakresie 200 žm÷3 mm i mikrokanały - odpowiednio 50 žm÷200 žm. Podział ten należy traktować, jako umowny. Ciągły rozwój metod badawczych sprawia, że ustalane są nowe granice zakresu średnic, tzw. małych kanałów. W zależności od średnicy kanału rurowego obserwuje się odmienne struktury przepływu dwufazowego, określone dla przemian fazowych czynników. Zagadnienia przedstawione w tej pracy mają istotne znaczenie z następujących powodów: 1. zależności obliczeniowe określone i sprawdzone dla kanałów konwencjonalnych nie mogą być bezkrytycznie przeniesione do zakresu mini-i mikrokanałów, 2. pomimo tego, że przemiany fazowe wrzenia i skraplania czynników są względem siebie procesami odwrotnymi, nie oznacza to ich pełnej symetryczności. Dlatego proponowane do obliczeń korelacje powinny być oddzielnie weryfikowane eksperymentalnie dla tych przemian fazowych, 3. projektanci tzw. kompaktowych wymienników ciepła, w których stosowane są minikanały rurowe oczekują sprawdzonych korelacji obliczeniowych, niezbędnych do wyznaczenia powierzchni wymiany ciepła, 4. wprowadzenie nowych, proekologicznych zamienników czynników chłodniczych chlorowcopochodnych (freonów - wycofanych już z zastosowań) stwarza dodatkowe problemy w tym zakresie. Zagadnienia przedstawione w niniejszym opracowaniu dotyczą analizy przydatności proponowanych korelacji do obliczenia oporów przepływu i współczynnika przejmowania ciepła w minikanałach rurowych chłodniczych, kompaktowych skraplaczy i parowników. Analizą objęto pojedyncze minikanały rurowe, wyłączając układy złożone z wielu minikanałów zasilanych równolegle
The increase of the computing power of computer systems results in the need of an intense cooling of processors, where relatively large amounts of heat energy are released. One of the ways to intensify the heat exchange is the use of phase transitions of the boiling and condensation of refrigerants in the left-run thermodynamic cycle. Considering the small dimensions of electronic elements, there is a requirement to miniaturize the cooling system, where the diameters of the tubular channels are below 3 mm. The present study includes an analysis of the processes of boiling and condensation of environment-friendly refrigerants in tubular mini-channels. Attention was paid to the specificity of these processes, which occur in channels with small and very small diameters in comparison with conventional channels. Dependences were proposed in order to determine the drop of the pressure and the heat transfer coefficient. The results of the research conducted by the author of the study and by other authors were used. Issues presented in this paper have the essential meaning because of following: 1. computational dependences defined and tested for conventional channels can not be uncritically transferred to the range of mini- and micro-channels, 2. in spite of the fact, that the phase conversions of boiling and condensation refrigerants are, in relation to themselves, opposite processes, this does not mean their symmetricalness. That is why correlations proposed for calculations should be separately experimentally verified for those phase conversions, 3. designers of so-called compact heat exchangers in which tubular mini-channels are applied expect verified calculational correlations, necessary for determination of heat exchange surface, 4. introduction of new, environment-friendly substitutes of halogen refrigerants (freons - already withdrawn) creates additional problems in this range. Issues presented in this paper concern analysis of usefulness of proposed correlations to calculation of flow resistance and heat transfer coefficient in cooling tubular minichannels, compact condensers and evaporators. Individual tubular mini-channels were analysed, excluding arrangements composed of many mini-channels parallelly fed. Executed comparative calculations with application of proposed correlations and the results of many authors experimental investigations do not let currently choose unambiguously, which formula and in which ranges will give the best results. Authors claim that further theoretical and experimental investigations should allow to find standard computational dependences. This means that also designers of compact cooling mini-exchangers (including new environment-friendly refrigerants) wait for the solution of this problem
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2008, Tom 10; 367-397
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 8.

Tytuł:: Badanie przemieszczania się zaburzeń w skraplającym się czynniku chłodniczym
Investigations of the displacement of disturbances in a condensing refrigeration medium
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/156453.pdf
Data publikacji:: 2009
Wydawca:: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
Tematy:: chłodnictwo
przemiany fazowe
niestabilności
refrigeration
phase exchanges
instabilities
Opis:: Przeprowadzono badania eksperymentalne przemieszczania się zaburzeń w skraplającym się czynniku chłodniczym R404A. Podczas badań na stanowisku pomiarowym w skraplaczu chłodzonym powietrzem wywoływano skokową zmianę ciśnienia. Wzrost ciśnienia w kanale rurowym skraplacza powodował rozwój skraplania czynnika chłodniczego a spadek ciśnienia jego zanik. Stwierdzono, że zjawisko ma charakter falowy. Wprowadzone zaburzenie przemieszczało się ze skończoną prędkością zależną od parametrów ośrodka dwufazowego w postaci fali ciśnieniowej i temperaturowej.
Experimental investigations concerning the displacement of disturbances in the condensing R404A refrigeration medium were conducted. During the investigations, abrupt pressure changes were triggered off on the measuring facility in a condenser chilled with air. A pressure increase in the pipe channel of the condenser caused an expansion of the condensation of the refrigeration medium, while a pressure drop resulted in its fading. It was found that this phenomenon is of a wavy nature. The disturbances introduced were displaced with a finite velocity, which depended on the parameters of the two-phase medium in the form of pressure and temperature waves.
Źródło:: Pomiary Automatyka Kontrola; 2009, R. 55, nr 4, 4; 236-242
0032-4140
Pojawia się w:: Pomiary Automatyka Kontrola
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 9.

Tytuł:: Ekologiczno-energetyczne aspekty badań eksperymentalnych procesu skraplania czynników chłodniczych w minikanałach rurowych
Ecology and energy related aspect of experimental tests of the condensation process of refrigerants in pipe mini-channels
Autorzy:: Bohdal, T.
Charun, H.
Kuczyński, W.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1819808.pdf
Data publikacji:: 2009
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: minikanały rurowe
czynnik chłodniczy
proces skraplania
refrigerant
pipe minichannels
condensation prosess
Opis:: In the era of miniaturization of power equipment, application of compact systems is a very advantageous solution. Compact heat exchangers which are used in refrigerating systems do not only transfer a large density of the heat flux but also perform environment-friendly functions; a refrigerant occupies a small volume, and when there is no leak tightness, there is little threat to the natural environment. Application of heat exchangers with flux of single-phase mediums (water or air) is not sufficient any more. That is the possibility of utilization of phase changes of refrigerants (boiling and condensation) realized during flux in channels with small diameter. Conception of constructing so-called compact heat exchangers (evaporators and condensers) which are a part of cooling installation was created that way. However the designers of compact heat exchangers have to face today difficult problem of choice sufficient computational procedures in the range of the heat exchange and flow resistances in channels with hydraulic diameter smaller than 3 mm [13]. Wellknown in literature procedures, tested for conventional channels (d > 3 mm) theoretically and experimentally, do not have to and in most cases are not suitable for micro- and mini-channels. This causes need to find and point the best computational formulae to be used in compact exchangers. It should be underlined, that number publications, presenting description of heat exchange and flow resistances during boiling in the mini- and micro-channels is much larger, than for the case of condensation in such channels. Up to date knowledge about conventional channel proves that processes of boiling and condensation in flow cannot be treated as "symmetrical" phenomena. Also mechanism of energy transport and momentum in processes of boiling and condensation in flow both in conventional channels and in mini-channels. The basic part of the paper is constituted by the presentation of the author's own experimental research on heat exchange in the condensation process of R134 a refrigerant in pipe mini-channels with an internal diameter of 1.6÷3.3 mm. On the basis of a comparative analysis, the usefulness of Akers and Shah's correlations was stated for the determination of the heat transfer coefficient in this process. The range of divergence of experiment results and calculations according to Ackers correlation was significantly smaller and that is why this correlation may be recommended for designers. Experiments were conducted in the following range of parameters: saturation temperature tk = 35÷40°C, density of mass stream (wp) = 200÷600 kg/(m2źs) and density of heat stream q = 5÷50 kW/m2
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2009, Tom 11; 143-162
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 10.

Tytuł:: Analiza niestabilności przemian fazowych czynników energetycznych. Część I- Ocena stanu wiedzy
Analysis of instability in phase transitions of energy media. Part I assessment of knowledge
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1819662.pdf
Data publikacji:: 2010
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: czynnik energetyczny
przemiana fazowa
nośniki energii
energy factor
phase transition
energy carriers
Opis:: W opracowaniu ograniczono zakres analizy do dwóch charakterystycznych przemian fazowych, to znaczy wrzenia i skraplania. Brak pełnej odwracalności między tymi przemianami nie pozwala na deterministyczny sposób ich analizy, bowiem ich realizacji towarzyszą, niekiedy jakościowo różne zjawiska. Bez względu na to, czy przemiana fazowa zachodzi w objętości, czy też w przepływie, występowanie stanów niestabilnych tłumaczy się powstawaniem warunków nierównowagi termodynamicznej podczas ich realizacji. Wspólna przyczyna wywołania niestabilności skutkuje bardzo wieloma ich odmianami. Według obecnego stanu wiedzy klasyfikacja typów niestabilności jest bardzo utrudniona, z uwagi na znaczne rozproszenie źródeł bibliograficznych oraz stosowaną terminologię. Podkreślić należy, że zdecydowana większość publikacji w literaturze dotyczy prezentacji wyników badań eksperymentalnych, natomiast od kilku lat obserwuje się systematyczny wzrost liczby publikacji zawierających analizy teoretyczne niestabilności przemian fazowych. Istnieje jednak wiele obszarów, które wymagają dalszych badań.
A principle of operation of some machines and electrical equipment consists in making use of the phase transition of energy media in a thermodynamic cycle. Under the notion of an energy medium we understand both the energy carrier and also the thermodynamic factor being subject to the transitions and taking part in the conversion of energy, being directly or indirectly involved in it. Water, refrigerants, water solutions of salt, etc are rated among energy media. The fact that the phase transitions of energy media occurring in evaporators and condensers of machines and equipment are very 'sensitive' to all the instabilities, both external and internal in character, appearing in the course of operational use could be considered as well-substantiated. In general, the instabilities in a two-phase flow could be divided into two categories. The flow is considered as static stable if the source of instabilities is inseparably tied up with parameters of the steady-state system. Due to the fact, that the instability follows from a change in value of the steady-state system parameters one can expect that it is possible to predict the onset of the instability merely knowing this steady state. The static instability mostly leads to the other working point of this system in a steady state or the periodic oscillations in its behaviour. As an example of static instabilities the instability of the first boiling crisis or a so-called Leddinegg instability could be mentioned. The instability of the first boiling crisis takes place in case of changing the heat-exchange mechanism during the process of boiling in volume. When the heat flux on the heated surface reaches the critical value the bubble boiling is replaced by the film boiling. If the thermal or hydrodynamic reactions, giving the distinct inertial effects, are the main reason for the system instabilities, then the flow is unstable, dependent on so-called dynamic instabilities. Such the instabilities in flow through the two-phase medium of a fluid-gas type could be transferred by means of two mechanisms, i.e. the acoustic waves (pressure instabilities) and the waves of mass flux density change (as an effect of the filling ratio fluctuations). These phenomena are wavy in character, but the velocities of wave propagation are very different. The acoustic waves are marked by high frequencies, whereas the wave oscillations of mass flux density change usually have much lower frequency. The acoustic instabilities result from the pressure-wave propagation in a two-phase flow. The acoustic oscillations may occur during the subcooled boiling and at the developed boiling in flow providing the critical heat flux was reached and the system was converted into the film boiling. According to Ber-gles, the acoustic oscillations may affect the course of flow. An amplitude of the acoustic pressure oscillations may reach the high value, compared the average value of the fluctuation frequency transition in two-phase media. The frequency of oscillations of this type recorded during the experimental investigations was within the scope 10 -10 000 Hz. The wave of the mass flux density change velocity is relatively low, due to the time required for the fluid particle to flow through a coil pipe. Waves of this type are observed mostly in the course of boiling in flow, when a coil pipe is supplied with the fluid heated below the temperature of saturation (subcooled boiling). These oscillations follow directly from the relation between the process of boiling and the properties of a two-phase flow. An instantaneous drop in a flow rate at the intake results in an increase of the specific enthalpy in this region. The higher enthalpy at a part of a subcooled flow leads to a local rise in temperature of the medium. It reduces the value of fluid underheating to the saturation temperature and shifts the initial point of boiling inversely to a flow of the medium. From the onset of boiling in flow, a local filling ratio and a coefficient of vapour dryness in a coil pipe were increasing. A local increase in the vapour dryness and the filling ratio led to the instability in a thickness of a thin film of fluid on a coil pipe wall. It can produce a change in the flow structure from a bubble an annular flow, which consequently causes the flow to be re-accelerated. There is an increase in a local gradient of pressure leading to the further drop in a total pressure during the two-phase flow in a coil pipe. Small fluctuations in a flow rate could be intensified until the specific amplitude of the wave of the mass flux density change was obtained. It has been confirmed by experimental investigations, which reveal the characteristic oscillation features of the wave of the mass flux density change. They pointed out that the oscillations of the wave of the mass flux density change are strongly dependent of changes in a heat flux density, a degree of cross-section reduction at the intake and the outlet of the medium in a coil pipe, a single- and two-phase frictional pressure drop in a coil pipe, super-cooling, a flow rate of the medium and changes in the system pressure.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2010, Tom 12; 61-93
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 11.

Tytuł:: Analiza niestabilności przemian fazowych czynników energetycznych. Część II - Badania eksperymentalne własne
Analysis of instability in phase transitions of energy media. Part II- Own experiments
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1819659.pdf
Data publikacji:: 2010
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: czynnik energetyczny
przemiana fazowa
nośniki energii
energy factor
phase transition
energy carriers
Opis:: W praktyce eksploatacyjnej mają często miejsce przypadki zaburzeń typu jednostkowego spowodowane wystąpieniem gwałtownej zmiany parametrów układu [3]. Jako przyczyny tego typu zaburzeń można wymienić, między innymi, wystąpienie niedrożności zaworu lub kanału przepływowego, powstanie awarii układu zasilania parownika lub skraplacza, zamknięcie lub otwarcie zaworu odcinającego, gwałtowna zmiana obciążenia cieplnego, uszkodzenie wentylatora chłodnicy lub skraplacza chłodzonego powietrzem itd. Oprócz zaburzeń jednostkowych mogą występować w obiegu chłodniczym zaburzenia generowane w sposób periodyczny, na przykład wskutek okresowego działania elementów automatyki chłodniczej, czy dynamicznej zmiany parametrów zasilania parownika, wynikających ze zjawiska migotania termostatycznego zaworu rozprężnego [4]. W części pierwszej [6] opracowania przedstawiono wyniki analizy danych literaturowych w zakresie niestabilności przemian fazowych czynników energetycznych. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki własnych badań eksperymentalnych procesu wrzenia proekologicznego czynnika chłodniczego podczas przepływu w kanałach rurowych w warunkach zaburzeń generowanych jednostkowo. 2010
Experimental tests were conducted of bubble boiling under the conditions of impulse disturbances. The chief goal of the examinations was the recognition, registration and description of those phenomena which occur in the unstable states of the system inside a coil pipe during boiling in the flow of the refrigerant. The experimental tests were carried out on two stages. On the first stage, the development was produced of the refrigerant's boiling in a coil pipe by opening the cut-off valve on the refrigerant's inlet to the coil pipe. The opening of the valve enabled the flow of the refrigerant through a thermostatic expansion valve (which feeds the coil pipe) and the commencement of boiling in the coil pipe. The boiling process commenced at the start of the coil pipe and displaced along its length until the desired vapour overheating was achieved on the outflow. The flow of the refrigerant in the coil pipe was preceded by the transition of the signal of an increased pressure in the form of a wave which was displacing with vp velocity. Next, together with the transition of the front of the boiling refrigerant (the boiling front) the temperature of the wall along the coil pipe decreased. Therefore, a transition of the temperature wave occurred but with VT velocity. On the second stage, a decay was produced of the boiling of the refrigerant in the coil pipe by means of closing of the cut-off valve on the inlet of the refrigerant to the coil pipe. During this process, a transition of the signal of a reduced pressure occurred as first, in the form of a wave with vp velocity in the opposite direction to the flow of the agent. At the same time, a withdrawal was observed of the "boiling area" as a result of the compressor constantly sucking off the vapour of the refrigerant. Thus, the length of the "overheating area" increased. The wall temperature increased alongside with the decay of boiling, which was manifested in the transition of the wave temperature with VT velocity. The research results demonstrated that the processes of the development and decay of boiling in a coil pipe possess similar wave natures, while some of their physical quantities are different. The wave nature of the transfer of impulse disturbances in a diphase medium with a boiling refrigerant is to be considered as a joint feature. In each case when an impulse disturbance was produced (when the valve was being opened or closed), a transition of the pressure wave occurred with vp velocity, and then the refrigerant flew with mass flux density (wp), which was manifested in a change of the temperature of the refrigerant and the channel wall. Also, the transition of the temperature wave with VT velocity was registered each time, as well. It was established on the basis of the research conducted that the velocity values of the pressure wave vp were different in the case of the development and decay of boiling (opening and closing of the cut-off valve). Thus, higher values of vp corresponded to the values of the pressure change signal L1p during the development of boiling in relation to the case of a decay of boiling (Fig. 5). The fundamental reason for this is different values of the void fraction qJ of the refrigerant in the coil pipe. As concerns the development of boiling, the signal of pressure change L1p displaced inside the coil pipe which was filled practically with the dry saturated vapour of the refrigerant (possibly with a small admixture of liquid drops: fog qJ ~ 0); at the same time, when boiling decayed, the signal of pressure change L1p was transferred in a diphase system with a variable liquid content on the way from the expansion valve to the end of the coil pipe (quality x 0.15-7-1). Data from the literature confirm a strong dependence of velocity vp from the void fraction qJ. In the cases under exami!lation, the transition velocities of the pressure wave were over two times as high for the development of boiling in comparison with the decay of boiling for the same values of pressure change L1p. The process conditions mentioned above exert an influence on the value of the substitute Reynold's number Re and on the course of the experimental dependence which describes the development and decay of boiling (3).
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2010, Tom 12; 95-107
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 12.

Tytuł:: Badanie rozwoju i zaniku wrzenia czynnika chłodniczego w kanale
Investigations of development and decay of boiling of the refrigerant in a channel
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/158407.pdf
Data publikacji:: 2010
Wydawca:: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
Tematy:: chłodnictwo
przemiany fazowe
niestabilności
refrigeration
phase transition
instabilities
Opis:: Przeprowadzono badania eksperymentalne rozwoju i zaniku wrzenia pęcherzykowego proekologicznych czynników chłodniczych w kanale rurowym. Procesom tym towarzyszy zjawisko zerowego kryzysu wrzenia związane z histerezą aktywizacji zarodków. Potwierdzono, że rozwój i zanik wrzenia wykazuje własności falowe. Rozwój wrzenia następuje w postaci tzw. frontu wrzenia, który przemieszcza się przeciwnie do kierunku przepływu z prędkością zależną od przegrzania cieczy przy ogrzewanej ściance. Analogicznie zanik wrzenia sukcesywnie postępuje zgodnie z kierunkiem przepływu czynnika. Badania potwierdziły występowanie histerezy rozwoju i zaniku wrzenia pęcherzykowego w kanale.
Experimental investigations of development and decay of bubbly boiling of environment-friendly refrigerants in a tubular channel were performed. These processes are accompanied by the zero boiling crisis phenomenon connected with the nuclei activation hysteresis. It was confirmed that the development and decay of boiling have wave properties. The development of boiling occurs in the form of the so-called boiling front which shifts in the direction opposite to the flow direction with the speed dependent on the wall superheat. The decay of boiling progresses successively in compliance with the refrigerant flow direction. The tests confirmed the occurrence of development and decay hysteresis of bubbly boiling in the channel. In the description including the wave effect, there was taken into account the pressure change impulse vp and boiling front vt translocation velocity. These velocities depend on the refrigerant spore filling ? in a channel . Besides, bubble boiling in flow has a very important employment aspect. Such phenomena occur not only in evaporators of cooling devices, but also in other energy systems. Under dynamic conditions some changes of parameters can cause negative exploitation qualities characterised by instability of machines and motors.
Źródło:: Pomiary Automatyka Kontrola; 2010, R. 56, nr 4, 4; 337-343
0032-4140
Pojawia się w:: Pomiary Automatyka Kontrola
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 13.

Tytuł:: Badanie niestabilności skraplania proekologicznego czynnika chłodniczego w minikanałach rurowych
Investigation of the instability of the condensation of environmentally friendly refrigerant in pipe minichannels
Autorzy:: Bohdal, T.
Charun, H.
Kuczyński, W.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1819608.pdf
Data publikacji:: 2011
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: czynnik chłodniczy
skraplanie
minikanały rurowe
refrigerant
liquefaction
pipe minichannels
Opis:: Celem niniejszych badań było rozpoznanie tego problemu i stwierdzenie, czy zjawiska rozprzestrzeniania się niestabilności w mini-kanałach podczas skraplania mogą być porównywalne do tych, które są znane dla kanałów konwencjonalnych. Należy wskazać, że w skraplaczu chłodniczym pracującym w warunkach eksploatacyjnych zaburzenia mogą być generowane impulsowo (skokowo) [5] lub periodycznie [6]. Przykładowo, skokowe zamknięcie lub otwarcie zaworu na zasilaniu wężownicy skraplacza wywołuje typowe zaburzenia impulsowe, które mogą wywołać niestabilności związane np. z rozwojem lub zanikiem skraplania czynnika chłodniczego. W dalszej części opracowania przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych wpływu zaburzeń generowanych periodycznie na proces skraplania czynnika chłodniczego w mini-kanałach rurowych skraplaczy kompaktowych.
Under real conditions, the work of conventional and compact refrigerating machines and devices (with exchangers which construction is based on the use of mini-channels or micro-channels) is subject to a lot of disturbances which are the result of both external and internal impacts. Such phenomena occur very frequently in the operational practice. The cause of disturbances may be the start-up or the stoppage of the installation, a change of the heat load of the exchangers, opening or closing of the valves, the work of automatic control elements etc. Considering the above, investigations on the condensation of the refrigerant in the flow in pipe mini-channels in the conditions of external disturbances were conducted. The development or decay of condensation was produced through a unitary change of the parameters of the two-phase system, e.g. the pressure and the mass flux density in the pipe channel. It was confirmed that two-phase media exhibit wave properties, while the disturbances produced displaced with a finite velocity. It was demonstrated that in contrast with conventional channels, the value of the boundary velocity of the displacement of pressure disturbances is obtained in mini-channels with substantially lower frequencies of their generation. Investigations were conducted with the use of a compressor refrigerating cycle with the environmentally friendly R404A refrigerant.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2011, Tom 13; 377-391
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 14.

Tytuł:: Badanie skraplania czynnika chłodniczego w obszarze pary przegrzanej
Investigations on the refrigerants condensation in the superheated vapor area
Autorzy:: Bohdal, T.
Florianowicz, M.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1819616.pdf
Data publikacji:: 2011
Wydawca:: Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
Tematy:: czynnik chłodniczy
para przegrzana
skraplanie
refrigerant
superheated steam
liquefaction
Opis:: Przemiany fazowe czynników chłodniczych umożliwiają intensywną wymianę ciepła w parownikach i skraplaczach. Procesy wrzenia pozwalają uzyskiwać efekt chłodzenia, a procesy skraplania efekt grzania otoczenia przez czynnik podlegający przemianie fazowej. Oba te procesy są niezbędne w klasycznej instalacji chłodniczej i pozwalają zamknąć realizowany obieg termodynamiczny w urządzeniu. Wrzenie może zachodzić przy określonym ciśnieniu, gdy temperatura cieczy osiągnie temperaturę wyższą od temperatury nasycenia, a skraplanie, gdy temperatura pary osiągnie temperaturę niższą od temperatury nasycenia. Podczas przemian fazowych następuje zmiana starej fazy w nową, o ile zostaną spełnione ściśle określone warunki. Dla procesu skraplania warunkami tymi są: istnienie gradientu temperatury na ściance kanału oraz występowanie nowej fazy, czyli zarodków cieczy. Powstające skropliny mogą tworzyć ciągłą warstwę na powierzchni (skraplanie błonowe) lub też gromadzić się na niej w postaci pojedynczych kropel (skraplanie kroplowe). W rurach skraplaczy urządzeń chłodniczych występuje z reguły skraplanie błonowe, podczas którego powstaje film cieczy na powierzchni wewnętrznej kanału. Nie można jednak wykluczyć warunków powstawania skraplania kroplowego lub mieszanego (w przypadku skraplania czynników o dużym stężeniu rozpuszczonych w nich olejów). Przepływ skraplającego się czynnika chłodniczego ograniczony jest, poza tym, ściankami kanału. Ruch powstającego filmu kondensatu może mieć charakter laminarny lub turbulentny. Mechanizm tego procesu jest odmienny od innych rodzajów skraplania (na ściance płaskiej pionowej, na zewnętrznej powierzchni rury), ponieważ istnieją określone i ograniczone warunki odpływu powstającego kondensatu [9, 10, 13, 15].
Results of experimental investigations of the condensation of the R404A refrigerant in the coil pipe of a model condenser were presented. It was demonstrated that the condensation process which begins locally in the superheated vapor area, after the occurrence of a specific overcooling of the vapor on the channel wall, develops further in a two-phase system. On the basis of the analysis conducted, a criterion was developed which permits the determination of the starting point of condensation in the PPS flow. The knowledge of this criterion supplements description of the heat exchange and may be useful for the designing of refrigeration condensers. It was further demonstrated that in the superheated vapor area, there is a gradual increase of heat transfer coefficient ?x, which constitutes an evidence of the local condensation of the refrigerant start. There is a justifiable requirement for the continuation of research in this area. In condensers used in steam, compressor cooling circuits there is a dis-advantageous in terms of heat exchange zone of cooling of superheated steam. In some conditions, phenomenon of condensation of refrigerant vapour occurs, initiated locally in the zone of superheated steam. The number of publications presenting this problem is very small. Analysis of heat transfer presented in the paper makes possible to determine the beginning point of PPS in condensing area of cooling of superheated steam zone in the condenser. Methodology of identification of the beginning of condensation in the condensation zone of area of superheated steam, verified with experimental research, presented by the authors, may be applied in the calculations of the dimensions of condensers (or so called precondensers) used in refrigeration systems. Investigations in this area are continued.
Źródło:: Rocznik Ochrona Środowiska; 2011, Tom 13; 441-452
1506-218X
Pojawia się w:: Rocznik Ochrona Środowiska
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 15.

Tytuł:: Badanie skraplania czynników chłodniczych w kanałach o małej średnicy
Investigation of condensation of refrigerants in minichannels
Autorzy:: Bohdal, T.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/154355.pdf
Data publikacji:: 2011
Wydawca:: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
Tematy:: chłodnictwo
skraplanie
wymiana ciepła
opory przepływu
refrigeration
condensation
heat transfer
pressure drop
Opis:: Przedstawiono wyniki badań skraplania proekologicznych czynników chłodniczych R134a i R404A w kanałach o średnicy wewnętrznej d = (0,31÷3,3) mm. Wyznaczono wartości lokalne współczynnika przejmowania ciepła i tarciowego spadku ciśnienia w całym procesie skraplania (x = 1 ÷ 0). Zilustrowano wpływ stopnia suchości pary czynnika oraz gęstości strumienia masy na intensywność wymiany ciepła i wartość oporów przepływu. Wyniki badań własnych porównano z wynikami obliczeń według zależności innych autorów. Uzyskano bazę wyników pomiarów procesu skraplania w minikanałach rurowych, która będzie wykorzystana przy opracowaniu własnych korelacji do określania współczynnika przejmowania ciepła i oporów przepływu w tych warunkach.
The investigation results of environmentally friendly refrigerants R134a and R404A condensation in minichannels with internal diameter d = 0.31 ÷ 3.3 mm was shown. Author appointed local heat transfer coefficient and pressure drops in whole range of quality (x = 0 ÷ 1). Influence of quality and mass flux on intensify heat transfer and pressure drop was illustrated. The results of experimental investigations were compared to the results of calculation according to correlations proposed by other authors. Author got many ex-perimental results in this range, what was the essence to made owns correlations.
Źródło:: Pomiary Automatyka Kontrola; 2011, R. 57, nr 5, 5; 568-571
0032-4140
Pojawia się w:: Pomiary Automatyka Kontrola
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Informacja

Wyszukujesz frazę "Bohdal, T." wg kryterium: Autor

Źródło danych

Dostawca treści

Kolekcja

Rok wydania

Wydawca

Temat

Autor

Typ dokumentu

Język