Heat transfer to newtonian and non-newtonian liquids in a screw agitator and draft coil system

Authors


Abstract

Heat transfer has been investigated for several Newtonian and non-Newtonian liquids mixed in a flat bottomed vessel equipped with a screw agitator and a coil acting simultaneously as draft tube and heat exchanger. Heat transfer rates from coil to liquid were determined for different coil designs, rheological properties and operating conditions in the heating and cooling modes. A circulation Reynolds number is defined, the characteristic length being the effective height of the heat exchanger (the coil) and the characteristic velocity being the circulation velocity of the fluid which was determined experimentally. Using this Reynolds number, it was possible to establish a single correlation for the Nusselt number as a function of Reynolds and Prandtl numbers. Geometric ratios do not appear in this correlation which could adequately represent more than 200 experimental data. A similar single correlation could not be obtained when using the conventional mixing Reynolds number. This novel system is shown to be very efficient for handling rheologically complex fluids.

Abstract

On a étudié le transfert de chaleur pour plusieurs liquides newtoniens et non-newtoniens agités dans un système consistant en un récipient à fond plat muni d'un agitateur à vis et d'un serpentin servant à la fois de tube de circulation et d'échangeur de chaleur. On a déterminé les taux de transfert thermique entre serpentin et liquide pour une gamme de géométries du serpentin, de propriétés rhéologiques et de conditions d'opération en chauffage et en refroidissement du liquide. Un nombre de Reynolds pour la circulation du fluide a été défini dans lequel la longueur caractéristique est la hauteur effective de l'échangeur (le serpentin) et la vitesse caractéristique est la vitesse de recirculation du fluide déterminée expérimentalement. Il a été possible d'obtenir une seule équation donnant le nombre de Nusselt en fonction du nombre de Prandtl et de ce nouveau nombre de Reynolds. Cette corrélation qui représente de façon très satisfaisante plus de 200 résultats expérimentaux ne contient pas de rapport géométrique. Par contre, il n'a pas été possible d'établir une relation unique de ce type en utilisant le nombre de Reynolds de mélange conventionnel. On montre que ce nouveau système est très efficace pour traiter les fluides de rhéologie complexe.

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