A Model of an Air-Conditioning Condenser and Evaporator with Emphasis on In-Tube Enhancement

A MODEL OF AN AIR-CONDITIONING CONDENSER AND EVAPORATOR WITH EMPHASIS ON IN-TUBE ENHANCEMENT Kuo-Hsiu Huang Michael B. Pate Mechanical Engineering Department Iowa state University Ames, Iowa 50011 A computational model for air-conditioning condensers and evaporators with in-tube enhancement has been developed. The purpose of this model is to provide a tool for the design of plate tinned-tube heat exchanger coils in both heating and cooling modes . This model assumes steady state conditions with non-homogeneous, two-phase flow inside the heat exchanger tubes and air in cross-flo w on the outside of the tubes. It allows users to specify evaporato r and condenser operating conditions, fin-and-tube heat exchanger parameters, refrigerant flow, air flow, and the type of enhanced tubes. The heat exchanger model uses the Gauss-Seidel iteration scheme to solve the momentum equation, the energy equation, and equations of state, simultaneously. The oveall computer model utilizes a number of correlations from the literature for heat transfer and pressure drop. Sample solutions were obtained for three different arrangements of heat exchanger tubes. Predicted heat transfer rates, outlet ai r temperature, local temperatures of the refrigerant, tube wall and air, and local pressure, quality, specific volume, and enthalpy of refrigerant are presented. UN MODELE DE CONDENSEUR ET D'EVAPORATEUR POUR LE CONDITIONNEMENT D'AIR INSISTANT SUR LE RENFORCEMENT A L'INTERIEUR DES TUBES. RESUME L'auteur a mis au point un modele de calcul des condenseurs et des evaporateurs pour le conditionnement d'air avec renforcement interne des tubes. Le but de ce modele est d'apporter un outil pour la conception des seroentins de l'echangeur de chaleur a plaques et tubes ailetes en regime de chauffage et en regime de refroidissement. Ce modele suppose un regime permanent avec ecoulement diphasique non homogene dans les tubes de l'echangeur de chaleur et circulation de 1' air en courant croise a· 1 ··exteri·eur des tubes. Il permet aux utilisateurs de preciser les conditions de fonctionnement des evaporateurs et des condenseurs, les parametres des echangeurs de chaleur a tubes a ailettes, de l'ecoulement du frigorigene, de l'ecoulement d'air et du type de renforcement des tubes. Le modele d'echangeur de chaleur utilise le systeme d'iteration de Gauss-Seidel pour resoudre simultanement les equations des mome nts de l 1 energie et les equations d'etat. Le modele informatique gener al utilise un certain nombre de correlations provenant de la litteratu re pour le transfert de chaleur et la chute de pression. On a obtenu des solutions pour trois types d'amenagement de tubes d'echangeur de chaleur. On presente les previsions relatives au tau x de transfert de chaleur, a la temperature de l'air sortant, aux tem peratures locales du frigorigene, de la paroi des tubes et de l'air eta la pression locale, la qualite, le volume massique et l'enthalpie du frigorigene.