An in-depth investigation of an innovative internally channeled tube (ICT) heat exchanger design

Der Internally Channeled Tube (ICT)-Wärmeübertrager ist ein neuartiges Designkonzept mit speziell gestalteten, gekrümmten Kanälen innerhalb eines zylindrischen Rohrs, das eine isolierte Außenfläche aufweist. Das ICT-Konzept deutlich erhöht die Wärmeübertragungsfläche zwischen Fluiden, verbessert die thermische Leistung und ermöglicht eine kompakte Bauweise, die ideal für platzsparende Installationen ist. Es werden zwei innovative ICT-Designs untersucht, die jeweils sechs innere Kanäle in einem Rohr mit einem Durchmesser von 4 cm und einer Länge von 1 m aufweisen. Die Kanalgeometrien der ICTs werden mithilfe spezieller Kurvenfunktionen erzeugt. Strömungsdynamik und Wärmeübertragung in ICT-Wärmeübertragern werden durch dreidimensionale Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulationen erfasst, die die Einphasenströmung und den konjugierten Wärmeübergang unter turbulenten und laminaren Strömungsbedingungen beschreiben. Die CFD-Simulationen werden anhand experimenteller Daten aus speziell gebauten Testeinrichtungen validiert. Die validierten numerischen Ergebnisse werden verwendet, um Auslegungsgleichungen für Druckverlust und Wärmeübertragung in den ICT-Kanälen für turbulenter erzwungener Konvektion zu entwickeln.