Study of an air-lift system, Part II: Heat transfer in co-current, vertical two-phase, non-boiling flows

Authors

  • B. P. A. Grandjean,

    1. Départements de génie chimique et de génie métallurgique, École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079 Succ. “A”, Montréal, (Québec) Canada H3C 3A7
    Search for more papers by this author
  • F. Ajersch,

    1. Départements de génie chimique et de génie métallurgique, École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079 Succ. “A”, Montréal, (Québec) Canada H3C 3A7
    Search for more papers by this author
  • P. J. Carreau,

    1. Départements de génie chimique et de génie métallurgique, École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079 Succ. “A”, Montréal, (Québec) Canada H3C 3A7
    Search for more papers by this author
  • I. Patterson

    1. Départements de génie chimique et de génie métallurgique, École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079 Succ. “A”, Montréal, (Québec) Canada H3C 3A7
    Current affiliation:
    1. Department of Chemical Engineering, McGill University, Montréal (Québec) Canada H3A 2A7.
    Search for more papers by this author

Abstract

Heat transfer at the inner wall for co-current vertical air-water mixture flow has been investigated in a 161.5 mm diameter pumping tube of an air-lift system. The experimental heat transfer coefficients were found to be significantly higher than those calculated from a single liquid phase correlation for the same liquid flow rate. The enhancement of heat transfer was found to be related to the flow pattern. A decrease of the heat transfer coefficient was observed in the transition region from slug flow to churn flow. Hydrodynamic and heat transfer models have been used to describe heat transfer during the slug flow regime and a correlation is proposed for the heat transfer coefficient in the liquid plug behind the gas bubble.

Abstract

On a étudié le transfert de chaleur à la paroi du tube de pompage de 161.5 mm de diamètre d'un système d'entraǐnement d'un liquide par un gaz, pour un écoulement ascendant air-eau. On a observé que les coefficients de transfert de chaleur expérimentalement mesurés étaient bien supérieurs à ceux que l'on peut calculer, pour un měme débit liquide, avec une corrélation s'appliquant à un écoulement liquide monophasique. L'influence du régime d'écoulement sur le transfert de chaleur a été mis en évidence et on a observé une décroissance des coefficients de transfert de chaleur dans la région de transition séparant les régimes d'écoulement par poches et turbulent baratté. Dans le cas de l'écoulement par poches, et à partir de modèles de l'hydrodynamique et du transfert thermique, on propose une corrélation pour le coefficient de transfert de chaleur dans le bouchon liquide.

Ancillary