undefined

Parametric CFD study for finding the optimal tube arrangement of a fin-and-tube heat exchanger with plain fins in a marine environment

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Välikangas, Turo; Folkersma, Mikko; Dal Maso, Miikka; Keskitalo, Tuomo; Peltonen, Petteri; Vuorinen, Ville

Tiivistelmä

<p>In the past, fin-and tube heat exchanger (FTHE) tube pattern ratios have been largely based on ad-hoc design principles. Here, we investigate the optimal tube arrangements for a FTHE with plain fins in marine environments represented by two different air types; one for unfiltered air with high condensation rate and one for clean dry filtered air conditions. The thermal-hydraulic efficiency of the FTHE design is measured by comparing a modified ratio of Colburn j-factor and Fanning friction factor. The regression model generated from the CFD data is then used to identify the maximum efficiency for two design specific fin pitches separately. We identified two optimal tube patterns: one for a large fin pitch for unfiltered air, and another for a small fin pitch for filtered air. Manufacturing restrictions were found to significantly limit the maximum achievable efficiency of a tube pattern. By neglecting the related manufacturing restrictions, 4% higher efficiency for a fin pitch of 1.5 mm and 23% higher efficiency for a fin pitch of 3.5 mm is achieved. Without any application specific limitations or manufacturing restrictions the fin pitch 1.5 mm can have a 36% increased efficiency than fin pitch 3.5 mm. These novel results show that development in manufacturing have potential for significant improvements in thermal-hydraulic efficiency.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Vuorinen Ville Orcid -palvelun logo

Tampereen yliopisto

Dal Maso Miikka Orcid -palvelun logo

Välikangas Turo Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

200

Artikkelinumero

117642

Julkaisu­foorumi

51538

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Fysiikka; Kone- ja valmistustekniikka; Ympäristötekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Kyllä

DOI

10.1016/j.applthermaleng.2021.117642

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä