Summary
Some analytical solutions are provided to predict the steady temperature distributions of both fluids in U-tube heat exchangers. The energy equations are solved assuming that the fluids remain unmixed and single-phased. The analytical predictions are compared with the design data and the numerical results concerning the heat exchanger of a spent nuclear fuel pool plant, assuming distinctly full mixing and no mixing conditions for the secondary fluid (shellside). The investigation is carried out by studying the influence of all the usual dimensionless parameters (flow capacitance ratio, heat transfer resistance ratio and number of transfer units), to get an immediate and significant insight into the thermal behaviour of the heat exchanger.
Übersicht
Geschlossene Lösungen für die stationäre Temperaturverteilung in beiden Flüssigkeiten von Wärmetauschern mit U-förmigen Röhren werden hergeleitet. Dazu werden die Energiegleichungen gelöst unter der Annahme, daß die Flüssigkeiten sich nicht mischen und einphasig bleiben. Die analytischen Lösungen werden mit Entwurfswerten und numerischen Ergebnissen für den Wärmetauscher einer Anlage zur Lagerung abgebrannter Kernbrennelemente verglichen; dabei wird einmal volle Durchmischung der sekundären (mantelseitigen) Flüssigkeit angenommen, zum anderen Mal keine Durchmischung. Bei der Untersuchung wird der Einfluß aller üblichen, dimensionslosen Parameter (Verhältnisse der Wärmekapazitäten und Wärmeübergangswiderstände sowie Anzahl der Übergangseinheiten) berücksichtigt, um einen unmittelbaren und aussagefähigen Einblick in das thermische Verhalten des Wärmetauschers zu gewinnen.
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Spiga, M., Spiga, G. Temperature profiles in U-tube heat exchangers. Ing. arch 57, 157–165 (1987). https://doi.org/10.1007/BF02570602
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF02570602