Experimental study of spray cooling with Freon-113

Spray cooling heat transfer data for horizontal sprays on vertical constant heat flux surfaces with subcooled Freon-113 are presented. Using both full cone circular and square hydraulic spray nozzles, with three different orifice diameters, the flow rates are varied from 5.0 to 126.0 cm3 s−1. The effects of mass flux, spray droplet velocity, droplet diameter, and distance between nozzle and heat source are investigated. Heat fluxes in excess of 60 W cm−2 are achieved in the process. A non-dimensional generalized correlation for heat flux data applied to Freon-113 is successfully developed as qxμhfg = 10.55(We)0.6(c'ΔThfg1.46 The results of the study show that the Weber number defined as the ratio of inertial force to surface tension force has a large effect on the spray cooling process. On présente des expériences de refroidissement par pulvérisation horizontale de Fréon-113 sousrefroidi sur des surfaces verticales chauffées à flux uniforme. En utilisant des orifices circulaires coniques ou droits avec différents diamètres, les débits varient entre 5,0 et 126.0 cm3 s−1. On étudie les effets du flux de masse, de la vitesse des gouttes pulvérisées, du diamètre des gouttes et de la distance entre l'orifice et la surface. On atteint des densités de flux supérieurs à 60 W cm2. Une formule sans dimension pour le Freon-113 est développé avec succès: qxμ'hfg=10.55(We)0.6(c'ΔThfg)1.46 Les résultats montrent que le nombre de Weber défini comme le rapport de la force d'inertie à la tension interfaciale a un large effet sur le mécanisme de refroidissement par pulvérisation. Es werden Wärmeübergangskoeffizienten für die Sprühkühlung horizontaler Sprühnebel aus unterkühltem R-113 an senkrechten Flächen mit konstanter Wärmestromdichte vorgestellt. Es werden sowohl Sprühdüsen mit vollem Kreiskonus als auch Quadratkonus verwendet. Bei drei verschiedenen Blendendurchmessern wird der Volumenstrom von 5–126 cm3 s−1 variiert. Der Einfluβ der Massenstromdichte, der Tropfengeschwindigkeit, des Tropfendurchmessers und des Abstandes zwischen Düse und Wärmequelle wird untersucht. Dabei übersteigt die Wärmestromdichte 60 W cm−2. Für die Wärmestromdichte bei Verwendung von R-113 wird folgende dimensionslose verallgemeinerte Korrelation entwickelt: qxμ'hfg = 10.55(We)0.6(c'ΔThfg)1.46 Die Ergebnisse zeigen, daβ die Weber-Zahl (VerhÄltnis aus Trägheitskraft und Oberflächenkraft) einen groβen Einfluβ auf die Sprühkühlung ausübt. ПpнVoдятcя дBнныe пo тeплoпepeнocy пpн pBcпылитeльнoм oчлBждeнин мeждy гopизoнтBльными cтpyями пepeoчлBждeннoгo фpeoнB-113 и VepтикBльными пoVepчнocтями c пocтoянным тeплoVым пoтoкoм c тpeмя pBзлиnными диBмeтpBмн oтVepcтий pBcчoды измeнялнcь oт 5,0 дo 126,0 cм3 c−1. V эBVиcнмocти oт пpимeнeния кpyглoгo, кoниnecкoгo или кVBдpBтнoгo гидpBVлиnecкoгo pBcпылитeльныч coпeл иccлeдyютcя эффeкты мBccoVoгo пoтoкB, cкopocти кBпeль pBcпылB, диBмeтpB кBпeль и pBccтoяния мeждy coплoм и иcтonникoм тeплB. V pBccмBтpиVBeмoм пpoцecce дocтигнyты знBneния тeплoVoгo пoтoкB cVышe 60 Vт cм−2. yдBлocь пoлynить бeэpBзмepнoe oбoбщeнннoe cooтнoшeниe для дBнныч пo тeплoVoмy пoтoкy пpимeнитeльнo к фpeoнy-113 qxμ'hfg = 10.55(We)0.6(c'ΔThfg)1.46 peзyльтBты иccлeдoVBния пoкBзыVBют, nтo nиcлo VeбepB, oпpeдeляeмoe кBк oтнoшeниe cилы ннepции к cилe пoVepчнocтнoгo нBтяжeния, oкBзыVBeт знBnитeльнoe Vлняниe нB пpoцecc oчлBждeния pBcпылB.