Eperimental investigation of thermal and pressure drop performance of cross- flow wire mesh heat exchangers

TL;DR: In this paper, the authors used a sheet of copper woven wire mesh to construct a wire mesh heat exchanger, which was then fitted to the tube to form a wire-mesh heat exchangers.

Abstract: For the purpose of enhancing the heat transfer performance of cross-flow heat exchangers,extended surfaces are attached on the gas side, thus increasing the surface area and lowering theconvection heat transfer resistance. Experiments have been carried out to evaluate theperformance of four modules of cross flow heat exchangers. All heat exchanger modules have tenequally-spaced copper tubes in vertical alignment.A sheet of copper woven wire mesh wascorrugated in the form of rectangular-shape. Then, it was press-fitted to the tube to form a wiremesh heat exchanger. One module has bare copper tubes. The other three wire mesh heatexchanger modules were manufactured with 2, 3, and 4 mm wire mesh layer-to-layer spacings forcomparison purposes. Copper tubes containing hot distilled water flow of the heat exchangermodules, were subjected to external air flow forced convection heat transfer into an air ducthaving a 20 cm x 20 cm cross sectional inside area. The pressure drop in the air stream and thetemperature of the hot water inlet and outlet were recorded. The significance of this experimentalwork is the use of a low cost and commercially available woven wire mesh sheet as extended heattransfer surface. A comparison was made between the results of this study and results of otherenhanced cross-flow heat exchangers, obtained from open literature. Results showed anenhancement of the Nusselt number for all the wire mesh finned modules as compared to that ofthe bare module. Volumetric heat transfer coefficient results showed, an average increase of113.9%, 91.5%, and 81.4% in the 3, 4, and 2 mm wire mesh heat exchangers, respectively, ascompared to the bare heat exchanger module. من أجل تحسين أداء المبادل الحراري (سائل-ھواء)، يتم استخدام الأسطح الممتدة و التى عادة ما توضع ناحية سريان الغاز وذلک لزيادة مساحة السطح لا نتقال الحرارة وبالتالي يتم تقليل مقاومة انتقال الحرارة على السطح الخارجي. تم عمل التجاربلتقييم أداء عدد أربعة نماذج من المبادلات الحرارية. کل المبادلات الحرارية مصنعة و تتکون من عشرة مواسير نحاسية وعلىمسافات متساوية من بعضھا و موضوعة فى ترتيب رأسى. تم إستخدام شبک سلک نحاسى منعرج على شکل تعرجات مستطيلة لزيادة مساحة إنتقال الحرارةو تم توصيلھ مع مواسير المياه الساخنة عن طريق الشحط. أحد نماذج المبادلات الحرارية الأربعة يتکون من مواسير المياهالساخنة فقط بدون إستخدام شبک السلک النحاسى أما الثلاثة نماذج الأخرى فتم ترکيب شبک سلک نحاسى على المواسير بشکلتعرجات مستطيلة و بمسافات مختلفة بين طبقات السلک النحاسى المتعرج و قيم ھذه المسافات الفاصلة کانت ٢ و ٣ و ٤ مم. ثم٢٠ سم. تم أخذ قياسات الإنخفاض فى ضغط الھواء × بعد ذلک تم وضع المبادل الحرارى فى نفق ھواء حديدى أبعاده ٢٠ سمبسبب مروره على مواسير المبادل الحرارى و أيضا درجات حرارة دخول و خروج المياه و الھواء من المبادل الحرارى.الأھمية من إجراء ھذة الدراسة ھو إستخدام وسيلة رخيصة الثمن و متاحة لزياة معدل إنتقال الحرارة. تم إجراء مقارنة بين نتائجھذه الدراسة و نتائج أخرى لمبادلات حرارية تم العمل على تحسين أداءھا أيضا. أظھرت النتائج تحسين فى معدل إنتقالالحرارة مع إستخدام شبک السلک النحاسى و بلغت قيم ھذه الزيادات ١١٣.٩ % و ٩١.٥ % و ٨١.٤ % عند إستخدام شبکالسلک النحاسى بقيم مسافات فاصلة بين الطبقات ٣ مم و ٤ مم و ٢ مم بالترتيب و قيم نسب الزيادة ھذه ھى بالمقارنة مع أداءالمبادل الحرارى بدون إستخدام شبک السلک النحاسى.