Journal of Gas Technology

Heat Transfer Rate Enhancement in CGS Heaters Using a Tube Insert

Document Type : Original Article

Authors

1 Department of Chemical Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran

2 Professor,, Department of Chemical Engineering, Faculty of Petroleum and Chemical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran

3 CFD Research Centre, Department of Chemical Engineering, Razi University, Taghe Bostan, Kermanshah, Iran

4 Iranian national gas company, Kurdistan province, Sanandaj, Iran

Abstract

In this study, in order to increase the heat transfer rate in the heaters of the City Gas Station(CGS), a classic type of a tube insert was placed into its heating coils. The use of the inserts will lead to increase in the pressure drop that maybe treated as disadvantage of using inserts in some heat exchangers. However, in this case pressure drop is quite favor phenomenon as pressure should be reduced in city gas transfer line. The type of the given insert is spiral, and is made of seamless steel in accordance with the gas pipe production standard. The inserts are embedded in eight coil paths in the heater of Mavian pressure reducing station of in Kamyaran city of Kurdistan Province with capacity of 2500 m3/h. Heat transfer enhancement up to 47% obtained, which is quite important from energy saving and environmental pollution control point of view.

Keywords

Main Subjects

Article Title [Persian]

ارتقاء سرعت انتقال حرارت توسط قطعه تعبیه شده در گرم‌کن ایستگاه گاز شهری

Authors [Persian]

  • بهنام رنجبر 1
  • فائزه محمدی 1
  • مسعود رحیمی 2 3
  • بهزاد خسروی 4
  • نادر عباسی 4

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

2 استاد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده نفت و مهندسی شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 مرکز تحقیقات CFD، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه رازی، طاق بستان، کرمانشاه، ایران

4 شرکت ملی گاز ایران، کردستان، سنندج، ایران

Abstract [Persian]

در این تحقیق به‌منظور افزایش سرعت انتقال حرارت در یک گرم‌کن  ایستگاه گاز شهری (CGS) نوع کلاسیک قطعه تعبیه‌شده در داخل کویل‌های حرارتی قرارگرفته است. استفاده از این قطعات باعث افزایش افت فشار می‌شود که استفاده از آن در اکثر مبدل‌های حرارتی یک عیب به‌حساب می‌آید. آما در این مورد پدیده کاملاً مطلوب است فشار در خط انتقال شهری بایستی کاهش یابد. نوع بکار گرفته قطعه موردنظر از نوع مارپیچی است از استیل بدون درز  بر طبق استاندارد شرکت گاز ساخته‌شده است. قطعات در هر هشت مسیر مارپیچ ایستگاه تقلیل فشار ماویان شهر کامیاران استان کردستان با ظرفیت ۵۲۰۰ مترمکعب بر ساعت نصب‌شده است. ارتقاء سرعت انتقال حرارت تا ۴۷٪ به دست آمد که ازنظر صرفه‌جویی در انرژی و کنترل آلودگی کاملاً مهم است.

Keywords [Persian]

  • قطعه تعبیه‌شده در لوله
  • ایستگاه تقلیل فشار
  • گرم‌کن
  • رگلاتور
  • ایستگاه گاز شهری
Bhuiya, M.M.K., Chowdhury, M.S.U., Saha, M., Islam M.T., 2013.Heat transfer and friction factor characteristics in turbulent flow through a tube fitted with perforated twisted tape inserts. Int J Heat Mass Transf. 46, 49-57. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.05.012
Cullender, M.H., 1955. The Isochronal Performance Method of Determining the Flow Characteristics of Gas Wells. SPE. 6.
Farzaneh-Gord, M., Hashemi, S., Sadi, M., 2007. Energy Destruction in Iran's Natural Gas Pipe Line Network. Energy Exploration & Exploitation. 25, 393-406. https://doi.org/10.1260/014459807783791809
Jacobi, A.M., Shah, R.K., 1995. Heat transfer surface enhancement through the use of longitudinal vortices: A review of recent progress. Exp Therm Fluid Sci. 11, 295-309. https://doi.org/10.1016/0894-1777(95)00066-U.
Pathipakka, G., Sivashanmugam, P., 2010. Heat transfer behaviour of nanofluids in a uniformly heated circular tube fitted with helical inserts in laminar flow. Superlattices Microstruct. 47, 349-360. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2009.12.008.
Rahimi, M., Shabanian, S.R., Alsairafi, A.A., 2009. Experimental and CFD studies on heat transfer and friction factor characteristics of a tube equipped with modified twisted tape inserts. Chem Eng Process. 48, 762-770. https://doi.org/10.1016/j.cep.2008.09.007.
Sarma, P.K., Kishore, P.S., Rao, V.D., Subrahmanyam, T., 2005. A combined approach to predict friction coefficients and convective heat transfer characteristics in A tube with twisted tape inserts for a wide range of Re and Pr. Int J Therm Sci. 44, 393-398. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2004.12.001.
Suri, A.R.S., Kumar, A., Maithani, R., 2017. Heat transfer enhancement of heat exchanger tube with multiple square perforated twisted tape inserts: Experimental investigation and correlation development. Chem Eng Process. 116, 76-96. https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.02.014.
Samruaisin, P., Changcharoen, W., Thianpong, C., Chuwattanakul, V., Pimsarn, M., Eiamsa-ard, S., 2018. Influence of regularly spaced quadruple twisted tape elements on thermal enhancement characteristics. Chem Eng Process.128, 114-123. https://doi.org/I10.1016/j.cep.2018.04.014
Shabanian, S., Rahimi, M., Shahhosseini, M., Alsairafi, A., 2011. CFD and experimental studies on heat transfer enhancement in an air cooler equipped with different tube inserts. Int J Heat Mass Transf. 38, 383-390. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2010.12.015.
Thianpong, C., Eiamsa-ard, P., Promvonge, P., Eiamsa-ard, S., 2012. Effect of perforated twisted-tapes with parallel wings on heat tansfer enhancement in a heat exchanger tube. Energy Procedia. 14, 1117-1123.
Journal of Gas Technology
Volume 6, Issue 2 - Serial Number 7
December 2021
Pages 20-27