Experimental investigation of evaporation of propane (R290) in small pipes

Characteristics of a two-phase evaporating flow of propane flowing in a small pipe using an experimental test is presented. The effect of heat flux, mass flux, saturation temperature were studied on the heat transfer and pressure drop were studied. Test conditions were G=250-505 Kg/(m^2 s) , T_sat= 0,5,10 °C, q''=15-62 kW/m^2 corresponding to vapor quality variation Δx=0.1-0.4 . A smooth copper test tube with D_i=4.2 mm was used, test section length was equal to 0.5 m. Literature review was performed, and tests were categorized based on the inlet diameter of tube, tube material and surface finish, saturation temperature, mass flux, heat flux and the heating medium provided. Several existing pressures drop and heat transfer coefficient correlations were reviewed and compared to experimental results. Experimental results show an increase of heat transfer coefficient with mass flux, heat flux and vapor quality before dryout. Pressure drop increases with heat flux and mass flux, but it decreases with saturation temperature.

Sono presentate le caratteristiche di un flusso bifase di propano a evaporazione in un tubo. Vengono studiati gli effetti di variazioni di flusso termico, flusso di massa, e temperatura di saturazione, su scambio termico e caduta di pressione. Le condizioni di lavoro spaziano tra G=250-505 kg/(m^2 s) , T_sat= 0,5,10 °C, q''=15-62 kW/m^2 , corrispondenti ad una qualita’ di vapore pari a Δx=0.1-0.4 . Viene usato un tubo liscio di rame con diametro interno D_i=4.2 mm, e lunghezza della sezione di test pari a 0.5 m . Ai vari test sperimentali, vengono sempre affiancati studi della letteratura su correlazioni per la caduta di pressione e lo scambio termico. Test sperimentali e riferimenti bibliografici sono classificati in base a diametro interno del tubo, materiale del tubo, finitura superficiale, temperatura di saturazione, flusso massico, flusso termico e mezzo di scambio termico. I risultati sperimentali evidenziano un aumento del coefficiente di scambio termico all’ aumentare del flusso massico e della qualita’ di vapore prima del dry out. La caduta di pressione aumenta con il flusso termico e il flusso massico, e diminuisce all’aumentare della temperatura di saturazione.