Plenum losses in forced draught air-cooled heat exchangers
Date
1996
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: This investigation aims to obtain a better understanding of the aerodynamic behavior of forced
draught air-cooled heat exchangers (ACHEs) that make use of the normal or delta heat exchanger
configurations. Particular emphasis is placed on the losses experienced within the plenum chambers
of ACHEs. An experimental investigation of the performance characteristics of a wide range of
ACHEs is conducted. During the investigation a number of component and geometrical changes are
made to the ACHEs in order to determine what effect these changes have on the ACHE performance
characteristics. These component and geometrical changes include
- the use of different fan types and fan sizes
- the use of different heat exchanger types
- the use of heat exchangers with different frontal areas
- the use of heat exchangers with different flow resistance characteristics
- variation in the position of the fan rotor in the fan-axial direction within the fan casing
- variation in the distance between the fan casing exit plane and the heat exchanger inlet plane
(plenum chamber depth)
- the use of guide vanes at the inlet and/or outlet of the delta heat exchanger
From the results of the experimental investigation a set of design guide lines for ACHEs making use
of the normal heat exchanger configuration is formulated. A recovery coefficient is also introduced
that allows for a more accurate prediction of the operating point of a certain range of ACHEs. The
results of the experimental investigation also indicate that kinetic energy recovery takes place within
the plenum chamber of an ACHE making use of the delta heat exchanger configuration and that the
use of guide vanes at the outlet of the delta heat exchanger leads to a greater increase in the
operating point volume flow rate of the ACHE than the use of inlet guide vanes. Areas for possible
future research are identified in the light of the experimental results.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die doel van die ondersoek is om meer insig te verkry in die ae rodinamiese gedrag van lugverkoelde warmte-uitruilers(L VWR) in die geforseerde trek mode. Beide die normale en delta warmteuitruilerkonfigurasies is eksperimenteel ondersoek. Klem word veral gele op verliese wat plaasvind in die plenumkamers van bogenoemde L VWRs. Die effek van sekere komponent en geometriese veranderinge op die werksverrigting van 'n wye reeks L VWRs is ondersoek. Hierdie veranderinge sluit die volgende in - die gebruik van verskillende tipes en groottes waaiers - die gebruik van verskillende tipes warmte-uitruilers - die gebruik van warmte-uitruilers met verskillende frontale areas - die gebruik van warmte-uitruilers met verskillende vloei-weerstande - ' n variasie in die aksiale posisie van die waaier rotor in die waaier huls - 'n variasie in die afstand gemeet van die waaier huls uitlaat vlak en die warmte-ruiler inlaat vlak (plenum diepte) - die gebruik van lei-lemme by die delta warmte-ruiler inlaat en/of uitlaat 'n Ste! ontwerpsriglyne vir L VWRs wat gebruik maak van die normale warmte-uitruilerkonfigurasie is opgestel gebaseer op die resultate van die eksperimentele ondersoek. 'n Plenumkamerherwinningsfaktor is ook gedefinieer wat 'n meer akkurate voorspelling van die werksverrigting van 'n sekere reeks L VWRs moontlik maak. Die resultate van die eksperimentele ondersoek dui verder aan dat daar we! herwinning van kinetiese energie plaasvind in die plenumkamer van L VWRs wat van die delta warmte-uitruilerkonfigurasie gebruik maak. Die gebruik van lei-lemme by die uitlaat van die delta warmte-uitruiler lei tot 'n groter toename in volumevloeitempo as wanneer lei-lemme by die inlaat van die delta warmte-uitruiler gebruik word. Areas vir moontlike verdere navorsing word ook aangedui in die lig van die eksperimentele resultate.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die doel van die ondersoek is om meer insig te verkry in die ae rodinamiese gedrag van lugverkoelde warmte-uitruilers(L VWR) in die geforseerde trek mode. Beide die normale en delta warmteuitruilerkonfigurasies is eksperimenteel ondersoek. Klem word veral gele op verliese wat plaasvind in die plenumkamers van bogenoemde L VWRs. Die effek van sekere komponent en geometriese veranderinge op die werksverrigting van 'n wye reeks L VWRs is ondersoek. Hierdie veranderinge sluit die volgende in - die gebruik van verskillende tipes en groottes waaiers - die gebruik van verskillende tipes warmte-uitruilers - die gebruik van warmte-uitruilers met verskillende frontale areas - die gebruik van warmte-uitruilers met verskillende vloei-weerstande - ' n variasie in die aksiale posisie van die waaier rotor in die waaier huls - 'n variasie in die afstand gemeet van die waaier huls uitlaat vlak en die warmte-ruiler inlaat vlak (plenum diepte) - die gebruik van lei-lemme by die delta warmte-ruiler inlaat en/of uitlaat 'n Ste! ontwerpsriglyne vir L VWRs wat gebruik maak van die normale warmte-uitruilerkonfigurasie is opgestel gebaseer op die resultate van die eksperimentele ondersoek. 'n Plenumkamerherwinningsfaktor is ook gedefinieer wat 'n meer akkurate voorspelling van die werksverrigting van 'n sekere reeks L VWRs moontlik maak. Die resultate van die eksperimentele ondersoek dui verder aan dat daar we! herwinning van kinetiese energie plaasvind in die plenumkamer van L VWRs wat van die delta warmte-uitruilerkonfigurasie gebruik maak. Die gebruik van lei-lemme by die uitlaat van die delta warmte-uitruiler lei tot 'n groter toename in volumevloeitempo as wanneer lei-lemme by die inlaat van die delta warmte-uitruiler gebruik word. Areas vir moontlike verdere navorsing word ook aangedui in die lig van die eksperimentele resultate.
Description
Thesis (MEng)--University of Stellenbosch, 1996.
Keywords
Heat exchangers, Plenum space, Air heaters, Aerodynamics, Heat exchangers -- Design and construction