Study on Condensation in the Presence of Noncondensables on a Shell - Tube Heat Exchanger

Q. s. Yuan Electricite de France centre des Renardieres Departement Application de l'Electricite 77250 Moret sur Laing, France Noncondensable gases in a condenser will reduce the heat transfer coefficient and this is the case of the mixture (steam + air) j Rll4 heat exchanger in our high temperature heat pump. This heat exchanger is a shell tube type and is for the purpose of simulating industrial cylinder dryer. The refrigerant Rll4 evaporates in tube side and the steam in the mixture condenses in shell side. The condensation in the presence of a noncondensable is a delicate phenomenon especially in a geometrically complex heat exchanger. For this reason, a computer program was developed. The program is based on heat and mass transfer relations and can estimate the local heat transfer coefficient, global heat transfer coefficient and thermal power. The results confirm the importance of air tor energy recovery. The influence of refrigerant mass flow rate and quality are also given in this paper. Experimental studies on this heat exchanger were carried out. Air mass concentration is varied from 7.5% to 26%. Comparison between calculated results and. experimental results is given in this paper. ETUDE DE LA CONDENSATION EN PRESENCE DE GAZ NON CONDENSABLES DANS UN ECHANGEUR DE CHALEUR MULTJ.TUBULAIHE. RESUME : Les gaz non condensables dans un condenseur reduisent le coefficient de transfert de chaleur et c'est le cas de l'6changeur de chaleur a melange (vapeur + alr)/Rll4 de la pompe a chaleur a haute t~mperature. Cet echangeur de chaleur est du type multitubulaire a calandre et est destine a simuler un deshydrateur industriel a cylindre. Le Hll4 s'evapore du c6te des tubes et la vapeur du melange se condense du c6te de }a calandre. . La condensation en presence d'un gaz non condensable est un phenom~ne d6licat, en particulier dans un echangeur de chaleur a geometrie complexe. C'est pourquoi on a mis au point un programme d'ordinateur. Ce programme s'appule sur les relations du transfert de chaleur et de masse et permet d'estlmer le coefficient de transfert de chaleur local, le coefficlent global de transfert de chaleur et la puissance thermigue. [,es resultats conflrment l 'importance de ) 'air pour la recuperation de l'energie. L'influence du debit et de la qual~te du frigorig~ne est aussi mentionnee dans le rapport. Des etudes experimentales ont ete effectuees sur cet echangeur de chaleur. La concentratlon de la masse d' air varie de 7, 5 a 26 ¥;. Ce rapport compare les resultats des calculs et des experiences.