Frost formation on the cold surface

Frost formation on the cold surface of a heat exchanger operated under frosting conditions causes a decrease in the air-flow rate and an increase in the frost surface temperature resulting in reduced thermal performance. Since frost formation strongly affects the performance of a heat exchanger for low-temperature applications, development of a frosting model to predict the frost growth is required.

Previous studies on frost formation can be categorized into two groups: one using a basic geometry, such as a flat plate or cylindrical surface, and the other using a real heat-exchanger geometry. For the first group using locally simplified geometries, many experimental and numerical studies have been performed under various frosting conditions. Some of studies in this group investigated the heat and mass transfer and frost growth on a cold plate and cylinder surface numerically and validated the numerical models with experimental data [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] and [10]. Other studies proposed empirical correlations for the frost properties after performing experiments for various frosting parameters [11], [12], [13], [14], [15] and [16]. Therefore, frost formation on flat plate and cylindrical surface is relatively well known and can be predicted reliably with existing models and correlations.

Experimental studies have also been conducted for the second group using heat exchangers for industrial and domestic refrigerators. The studies in this group include the effects of surface treatments on frosting behavior [17] and the thermal performance of a heat exchanger under various operating conditions [18] and [19]. However, analytical studies for the thermal performance of a heat exchanger [20], [21], [22] and [23] dealt with the frost formation phenomena too simplistically by either proposing models without robust validations or using correlations for heat transfer coefficients that were derived for a specific heat exchanger experimentally. Therefore, it is undesirable to apply the results of these studies to applications that a different shape of heat exchanger is considered.

There is a strong demand for development of numerical models to evaluate the thermal performance of heat exchangers. Although several studies have examined frosting performance, they have been performed experimentally, and most of the results are applicable only to individual heat exchangers. An effective frosting model for predicting the thermal performance of a fin–tube heat exchanger has not been developed. Consequently, the prediction of frost growth in a heat exchanger under various operating conditions requires numerous prototypes of the heat exchanger and experiments wasting time, effort and cost. This results in an ineffective design process for heat exchangers.

This paper proposes a mathematical model to predict the frosting behavior on a fin–tube heat exchanger under various frosting conditions. Frost formations are experimentally studied on cold plate and cylinder surfaces to derive correlations of the heat transfer coefficients. Experiments for a fin–tube heat exchanger are also performed to validate the model.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

น้ำแข็งก่อตัวบนพื้นผิวเย็นประปาดำเนินภายใต้กะทิเงื่อนไขสาเหตุการลดลงของอัตราการไหลของอากาศและเพิ่มอุณหภูมิพื้นผิวน้ำแข็งในประสิทธิภาพความร้อนลดลง ตั้งแต่น้ำแข็งก่อตัวอย่างยิ่งมีผลต่อประสิทธิภาพของการแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการใช้งานอุณหภูมิต่ำ พัฒนาแบบกะทิทำนายการเจริญเติบโตแข็งจำเป็นต้องการศึกษาก่อนหน้าการเกิดน้ำค้างแข็งแบ่งออกได้ 2 กลุ่ม: โดยใช้เรขาคณิตพื้นฐาน เช่นจานแบน หรือทรงกระบอกผิว และอื่น ๆ โดยใช้เรขาคณิตแลกเปลี่ยนความร้อนที่แท้จริงได้ สำหรับกลุ่มแรกใช้รูปทรงเรขาคณิตประยุกต์ภายในเครื่อง การศึกษาทดลอง และตัวเลขจำนวนมากได้ปฏิบัติภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ ของกะทิ ศึกษาในกลุ่มนี้ตรวจสอบมวลและความร้อนถ่ายโอนและน้ำค้างแข็งเจริญเติบโตบนพื้นผิวจานและถังเย็นตัวเลข และตรวจสอบรูปแบบตัวเลขพร้อมทดลองข้อมูล [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] และ [10] อื่น ๆ ศึกษาความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ที่เสนอสำหรับน้ำแข็งหลังจากที่ทำการทดลองสำหรับกะทิพารามิเตอร์ต่าง ๆ [11], [12], [13], [14], [15] และ [16] ดังนั้น น้ำค้างแข็งที่ก่อตัวบนจานแบน และพื้นผิวทรงกระบอกเป็นที่รู้จักค่อนข้างดี และสามารถคาดการณ์ได้ ด้วยรูปแบบที่มีอยู่และความสัมพันธ์ทดลองมียังได้ดำเนินการศึกษาสำหรับกลุ่มสองที่ใช้แลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับตู้เย็นอุตสาหกรรม และภายในประเทศ การศึกษาในกลุ่มนี้ได้แก่ผลกระทบของผิวบนเปลือกน้ำฅาลพฤติกรรม [17] และประสิทธิภาพความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายใต้สภาวะการต่าง ๆ [18] และ [19] อย่างไรก็ตาม การศึกษาวิเคราะห์ประสิทธิภาพความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน [20], [21], [22] [23] และจัดการกับปรากฏการณ์ที่เกิดน้ำค้างแข็งเกินไป simplistically โดยเสนอรุ่นที่ไม่ มีการตรวจสอบประสิทธิภาพ หรือใช้ความสัมพันธ์สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนที่ได้มาสำหรับประปาเฉพาะสมมติฐาน ดังนั้น คุณจึงไม่ต้องการใช้ผลการศึกษาเหล่านี้โปรแกรมประยุกต์รูปร่างแตกต่างกันของการแลกเปลี่ยนความร้อนถือว่ามีความต้องแรงสำหรับการพัฒนาแบบจำลองเชิงตัวเลขของการประเมินประสิทธิภาพความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แม้ว่าจะมีการตรวจสอบหลายการศึกษา เปลือกน้ำฅาลประสิทธิภาพ มีการสมมติฐาน และส่วนใหญ่ผลมีเพียงการแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละ แบบกะทิผลประเมินประสิทธิภาพความร้อนของครีบ – ท่อประปาไม่ได้รับการพัฒนา ดังนั้น การคาดเดาของน้ำแข็งประปาภายใต้เงื่อนไขการทำงานต่าง ๆ ต้องต้นแบบมากมายแลกเปลี่ยนความร้อนและสูญเสียเวลา ความพยายาม และค่าใช้จ่ายการทดลอง ผลที่ได้มีการออกแบบที่ได้ผลสำหรับแลกเปลี่ยนความร้อนเอกสารนี้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายพฤติกรรมกะทิบนครีบ – ท่อประปาภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ ของกะทิ น้ำแข็งก่อตัวเป็นสมมติฐานศึกษาบนพื้นผิวทรงกระบอกเพื่อสืบทอดความสัมพันธ์ของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนและจานเย็น ยังมีดำเนินการทดลองสำหรับครีบ – ท่อประปาเพื่อตรวจสอบรูปแบบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ก่อน้ำค้างแข็งบนพื้นผิวเย็นของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่เป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำตาลลดลงในอัตราที่อากาศไหลและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นผิวเย็นส่งผลให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลง ตั้งแต่การสร้างน้ำค้างแข็งอย่างรุนแรงส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำการพัฒนารูปแบบน้ำตาลที่จะคาดการณ์การเติบโตของฟรอสต์จะต้อง. ศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการก่อน้ำค้างแข็งสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหนึ่งโดยใช้รูปทรงเรขาคณิตพื้นฐานเช่น แผ่นแบนหรือพื้นผิวรูปทรงกระบอกและอื่น ๆ โดยใช้รูปทรงเรขาคณิตที่แท้จริงแลกเปลี่ยนความร้อน สำหรับกลุ่มแรกที่ใช้รูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายในท้องถิ่นหลายการศึกษาทดลองและตัวเลขที่ได้รับการดำเนินการภายใต้เงื่อนไขน้ำตาลต่างๆ บางส่วนของการศึกษาในกลุ่มนี้ตรวจสอบความร้อนและมวลการถ่ายโอนและการเจริญเติบโตน้ำค้างแข็งบนจานและถังพื้นผิวเย็นตัวเลขและตรวจสอบแบบจำลองเชิงตัวเลขกับข้อมูลการทดลอง [1], [2], [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] และ [10] การศึกษาอื่น ๆ ที่นำเสนอความสัมพันธ์เชิงประจักษ์สำหรับคุณสมบัติของน้ำค้างแข็งหลังจากดำเนินการทดลองสำหรับพารามิเตอร์น้ำตาลต่าง ๆ [11] [12] [13] [14] [15] และ [16] ดังนั้นการก่อน้ำค้างแข็งบนจานแบนและพื้นผิวทรงกระบอกเป็นที่รู้จักกันค่อนข้างดีและสามารถคาดการณ์ได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยรูปแบบที่มีอยู่และความสัมพันธ์. การศึกษาทดลองยังได้รับการดำเนินการสำหรับกลุ่มที่สองโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมตู้เย็นและในประเทศ การศึกษาในกลุ่มนี้รวมถึงผลกระทบของการรักษาพื้นผิวเปลือกน้ำฅาพฤติกรรม [17] และประสิทธิภาพการระบายความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายใต้สภาวะต่าง ๆ [18] และ [19] อย่างไรก็ตามการศึกษาวิเคราะห์เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน [20] [21] [22] และ [23] รับมือกับปรากฏการณ์การก่อน้ำค้างแข็ง simplistically เกินไปโดยทั้งรุ่นที่เสนอโดยไม่มีการตรวจสอบที่มีประสิทธิภาพหรือการใช้ความสัมพันธ์สำหรับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ ที่ได้รับสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนที่เฉพาะเจาะจงทดลอง ดังนั้นจึงเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ที่จะใช้ผลการศึกษาเหล่านี้เพื่อการใช้งานที่รูปร่างที่แตกต่างของการถ่ายเทความร้อนได้รับการพิจารณา. มีความต้องการที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาแบบจำลองเชิงตัวเลขการประเมินประสิทธิภาพการระบายความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แม้ว่าการศึกษาหลายแห่งมีการตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานของน้ำตาลที่พวกเขาได้รับการดำเนินการทดลองและส่วนใหญ่ของผลที่มีผลบังคับใช้เท่านั้นที่จะแลกเปลี่ยนความร้อนของแต่ละบุคคล รูปแบบน้ำตาลที่มีประสิทธิภาพสำหรับการคาดการณ์ผลการดำเนินงานความร้อนของครีบหลอดแลกเปลี่ยนความร้อนยังไม่ได้รับการพัฒนา ดังนั้นการคาดการณ์ของการเจริญเติบโตน้ำค้างแข็งในการถ่ายเทความร้อนภายใต้สภาวะต่างๆต้องต้นแบบมากมายของการแลกเปลี่ยนความร้อนและการทดลองการสูญเสียเวลาและความพยายามและค่าใช้จ่าย ซึ่งจะส่งผลในขั้นตอนการออกแบบไม่ได้ผลสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อน. กระดาษนี้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายพฤติกรรมน้ำตาลบนครีบแลกเปลี่ยนความร้อนหลอดน้ำตาลภายใต้เงื่อนไขต่างๆ การก่อตัวของฟรอสต์มีการศึกษาทดลองในจานและถังเย็นพื้นผิวที่ให้ได้มาซึ่งความสัมพันธ์ของสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน การทดลองหาครีบหลอดแลกเปลี่ยนความร้อนยังจะดำเนินการในการตรวจสอบรูปแบบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

น้ำแข็งก่อตัวบนพื้นผิวเย็นของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนภายใต้เงื่อนไขที่ทำให้น้ำตาลลดลงในอัตราการไหลของอากาศและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นผิวแข็งเป็นผลในการลดความร้อน ประสิทธิภาพ ตั้งแต่เกิดน้ำค้างแข็งอย่างยิ่งมีผลต่อสมรรถนะของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิ การพัฒนา frosting ทำนายฟรอสต์ การเจริญเติบโตเป็นสิ่งจำเป็นการศึกษาการเกิดน้ำค้างแข็งสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม คือ หนึ่ง การใช้รูปทรงเรขาคณิตพื้นฐาน เช่น แผ่นเรียบ หรือพื้นผิวทรงกระบอก และอื่น ๆที่ใช้จริง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเรขาคณิต สำหรับกลุ่มแรกที่ใช้ในประเทศจีนที่มีการศึกษาทดลอง และตัวเลขมากมาย ได้ปฏิบัติภายใต้เงื่อนไขต่างๆด้วย . ของการศึกษาในกลุ่มนี้เป็นการศึกษาการถ่ายเทความร้อนและมวลของน้ำแข็งบนจานเย็นและพื้นผิวทรงกระบอก ตัวเลขและตรวจสอบแบบจำลองเชิงตัวเลขกับข้อมูล [ 1 ] , [ 2 ] , [ 3 ] , [ 4 ] , [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] , [ 8 ] , [ 9 ] และ [ 10 ] การศึกษาอื่น ๆเสนอสมการสหสัมพันธ์เพื่อน้ำค้างแข็งคุณสมบัติหลังจากทดลองต่าง ๆ ด้วยพารามิเตอร์ [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ดังนั้น การเกิดน้ำค้างแข็งบนจานแบนและพื้นผิวทรงกระบอกเป็นที่รู้จักกันค่อนข้างดีและสามารถทำนายได้ด้วยโมเดลที่มีอยู่และสหสัมพันธ์การศึกษาทดลองได้ 3 กลุ่มโดยใช้อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับอุตสาหกรรมภายในประเทศ และตู้เย็น การศึกษาในกลุ่มนี้ ได้แก่ ผลของการรักษาผิวด้วยพฤติกรรม [ 17 ] และสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายใต้สภาวะต่าง ๆ [ 18 ] และ [ 19 ] อย่างไรก็ตาม การศึกษาวิเคราะห์สมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน [ 20 ] , [ 21 ] , [ 22 ] และ [ 23 ] จัดการกับฟรอสต์ สร้างปรากฏการณ์ด้วยง่ายๆละ โดยให้เสนอแบบไม่ได้มีประสิทธิภาพหรือใช้ความสัมพันธ์ validations สำหรับสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนที่ได้มากับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เฉพาะเจาะจงนี้ ดังนั้น มันเป็นที่ไม่พึงประสงค์ที่จะใช้ผลของการศึกษาเหล่านี้เพื่อการใช้งานที่แตกต่างกันรูปร่างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ถือว่ามีความต้องการที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาแบบจำลองเพื่อประเมินสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แม้ว่าหลายการศึกษาได้ทดสอบประสิทธิภาพด้วย พวกเขาได้ทำการทดลองและส่วนใหญ่ของผลลัพธ์จะสามารถใช้ได้เฉพาะเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของแต่ละบุคคล รูปแบบเส้นที่มีประสิทธิภาพเพื่อทำนายสมรรถนะของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อและครีบที่ได้พัฒนาขึ้น ดังนั้น การคาดการณ์การเจริญเติบโตของฟรอสต์ในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนภายใต้สภาวะการทำงานต่าง ๆต้องมีหลายต้นแบบของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและการทดลอง wasting เวลาความพยายามและค่าใช้จ่าย ผลลัพธ์ที่ได้ในกระบวนการออกแบบไม่ได้ผลสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนบทความนี้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายพฤติกรรม หน้าครีบแลกเปลี่ยนความร้อนหลอดครีมต่าง ๆและภายใต้เงื่อนไข การก่อตัวของฟรอสท์ เป็นการทดลองศึกษาจานเย็นและทรงกระบอกพื้นผิวเพื่อสืบทอดความสัมพันธ์ของสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน . การทดลองสำหรับครีบท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและยังมีการตรวจสอบรูปแบบ