KFUPM ePrints

Design, rating and exergy analysis of evaporative heat exchangers

Qureshi, Bilal Ahmed (2004) Design, rating and exergy analysis of evaporative heat exchangers. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
2444Kb

Arabic Abstract

ان أكفأ أدوات التخلص من الحرارة هي أبراج التبريد، المبردات التبخيرية، والمكثفات التبخيرية. ويعرف هذا النوع من أجهزة التخلص من الحرارة بالمبادلات الحرارية التبخيرية. وقد تم في هذا البحث تطوير نموذج رياضي لمحاكاة أداء هذه المبادلات كما تم حل هذا النموذج باستخدام برنامج حل المعادلات الهندسية (EES) كما تمت مقارنة نتائج الحل مع النتائج المماثلة والمنشورة في أبحاث سابقة ووجد أن الفرق لا يزيد عن 6.5%. وتتكون هذه الأجهزة من ثلاث مناطق أساسية وهي: منطقة التذرير، منطقة الحشو والأنابيب، ومنطقة التساقط. وقد وجد أنه في الأبحاث السابق نشرها عادة ما يتم إهمال منطقتي التذرير والتساقط عند تحليل أداء هذه المبادلات رغم أن جزء كبير من الحرارة يتم فقده في هاتين المنطقتين في أبراج التبريد ولتلافي أي خطأ قد ينتج من هذا الإهمال تمت دراسة انتقال الحرارة والمادة في هاتين المنطقتين وأخذ في الاعتبار عند دراسة أبراج التبريد في البحث الحالي. كما تم إجراء دراسة تحليلية لتأثير بعض عوامل التشغيل مثل الترسيب على أسطح انتقال الحرارة، الضغط الجوي، ومعدل السريان على معاملات الأداء الرئسية مثل الكفاءة عند تقييم الأداء ونسبة الحجم إلى مساحة السطح عند التصميم. كما أجريت دراسة تحليلية لتقييم التغير في معاملات الأداء كنتيجة لتغير بعض عوامل وظروف التشغيل مثل درجة الحرارة والرطوبة في المدخل وكذلك درجة حرارة خروج المياه. كما تم حساب الكفاءة بناءاً على القانون الثاني للديناميكا الحرارية باستخدام تحليل الأكرجي. وبالإضافة لما سبق تم حساب وعرض معدلات تبخير المياه في مثل هذه الأجهزة تحت ظروف تشغيل واسعة النطاق.

English Abstract

The most efficient equipment in which heat rejection processes may be realized is the cooling towers, evaporative fluid coolers and evaporative condensers. This class of heat rejection devices is defined as evaporative heat exchangers. The mathematical models of these heat exchangers are developed and validated against the experimental data available in the literature, using Engineering Equation Solver (EES) software, where the maximum error encountered is 6.5%. These devices basically consist of three zones: namely, spray zone, packing/tube-bundle and rain zone. The spray and rain zones are often neglected even though in large cooling towers, a significant portion of the total heat that is rejected may occur in these zoners. Therefore, the heat and mass transfer contribution of the spray and rain zones in cooling towers is discussed as well. A parametric study is performed to evaluate the effect of fouling (which is the deposition of unwanted material on heat transfer equipment), atomospheric pressure and mass flow rate ratio on typical performance parameters such as effectiveness for rating calculations while volume/surface area for design calculations. Also, a sensitivity analysis is carried out to evaluate the response of the above parameters to various input variables such as inlet wet-bulb temperature, inlet process fluid temperature and outlet water temperature. Second-law analyses based on exergy analyses are studied as well to investigate the variation in second-law efficiency of these heat exchangers under different operating conditions. Furthermore, the rate of water evaporation under a wide range of operating conditions is also presented.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:April 2004
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Qureshi, Bilal Ahmed
Committee Advisor:Zubair, Syed M.
Committee Members:Antar, M. A. M. and Shuja, Shahzada Z.
ID Code:10503
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:06
Last Modified:30 Apr 2011 15:37

Repository Staff Only: item control page