Frequency response of different size concentric tube heat exchangers

Authors

  • D. G. Fisher,

    1. Department of Chemical and Metallurgical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA
    Current affiliation:
    1. Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta
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  • R. H. Kadlec

    1. Department of Chemical and Metallurgical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA
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Abstract

The frequency response of a concentric tube heat exchanger was investigated theoretically, and experimentally, on four different size heat exchangers. Transfer functions, for the response of both shell and tube fluid outlet temperatures to disturbances in either flow rate were derived. Experimental results for water-glycol systems show that the mathematical model accurately predicts the frequency response of large heat exchangers operated at high Reynolds numbers. However, the attenuation and phase shift of the fluid outlet temperatures become significantly greater than predicted by the model when heat exchanger size is decreased or experimental conditions are changed to increase axial mixing.

Abstract

On a étudié théoriquement la fréquence de réponse d'un échangeur de chaleur formé de tubes concentriques; on l'a aussi étudiée expérimentalement dans le cas d'échangeurs de chaleurs de quatre dimensions différentes. On a obtenu des fonctions de transfert, dans le cas de la réponse des températures des fluides intérieur et extérieur (à la sortie du fluide) aux perturbations qui se produisaient dans l'un ou l'autre débit. Leg résultats expérimentaux pour les systèmes eau-glycol ont indiqué que le modèle mathématique prédisait la fréquence de réponse d'échangeurs de chaleurs de grandes dimensions, lesquels fonctionnaient à des nombres de Reynolds élevés. Toutefois, l'atténuation et le changement de phase des températures à la sortie du fluide ont augmenté d'une manière notablement plus grande que le modèle ne l'avait prédit, lorsque les dimensions de l'échangeur de chaleur ont décrǔ ou que les conditions expérimentales ont été modifiées pour accroǐtre le mélange axial.

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