Experimental investigations on boiling of n-pentane across a horizontal tube bundle: two-phase flow and heat transfer characteristics

This paper presents the heat transfer characteristics obtained from an experimental investigation on flow boiling of n-pentane across a horizontal tube bundle. The tubes are plain with an outside diameter of 19.05 mm and the bundle arrangement is inverse staggered with a pitch to diameter ratio of 1.33. The test conditions consist of reduced pressure between 0.006 and 0.015, mass velocity from 14 to 44 kg/m 2s, heat flux up to 60 kW/m 2 and vapor quality up to 60%. The convective evaporation is found to have a significant effect on the heat transfer coefficient, coexisting with nucleate boiling. An asymptotic model allows the prediction of the heat transfer data with a fitted value of n=1.5. A strong mass velocity effect is observed for the enhancement factor, implying that the correlations available from the literature for the convective evaporation will fail in predicting the present data. This effect decreases as the mass velocity increases. Cet article présente les résultats d'une étude expérimentale des caractéristiques de transfert de chaleur de l'ébullition de n-pentane à travers un faisceau de tubes horizontal. On a utilisé des tubes lisses avec un diamètre extérieur de 19,05 mm ; la configuration des tubes est en quinconce inversé avec une relation de 1,33 entre l'écartement et le diamètre. Les conditions expérimentales comprenaient : une pression réduite (entre 0,006 et 0,015), une vitesse massique de 14 à 44 kg/m 2s, un flux thermique allant jusqu'à 60 kW/m 2 et une qualité de vapeur allant jusqu'à 60%. On a établi que l'évaporation convective à un effet significatif sur le coefficient de transfert de chaleur lors de l'ébullition nucléée. Un modèle asymptotique permet de prévoir les données de transfert de chaleur avec une valeur ajustée de n=1,5. La vitesse massique a un effet sur le facteur d'augmentation, ce qui montre que les corrélations disponibles dans la littérature ne seront pas fiables pour prévoir l'évaporation convective dans le cas présent. Cet effet diminue en fonction de l'augmentation de la vitesse massique.