Experimental studies on the characteristics of an absorber using LiBr/H2O solution as working fluidEtudes expérimentales sur les caractéristiques d'un absorbeur utilisant comme fluide actif le LiBr/H2O

The absorber is an important component in absorption machines and its characteristics have significant effect on the overall efficiency of absorption machines. This article reports on the results of experimental studies on the characteristics for a falling film absorber which is made up of 24 row horizontal smooth tubes. It shows that while the mass transfer coefficient is increased with the increase of spray density, the heat transfer coefficient is increased only in small spray density range. There is an optimum spray density between 0.005 and 0.055 kg s⁻¹ m⁻¹ spray density at which the heat transfer coefficient is maximum. The heat transfer coefficient (Nusselt number), which is traditionally expressed using Reynolds number and Prandtl number, was modified taking the effect of inlet solution concentration into account. The results can be used to optimize the future design of absorption machines having a falling film absorber and using LiBr/H₂O as working fluid.

Abstract

L'absorbeur est un composant important des systèmes à absorption et ses caractéristiques exercent des effets significatifs sur l'efficacité des machines à absorption. Cet article présent des résultats obtenus dans des études expérimentales sur les caracteristiques d'un absorbeur à film tombant composé d'une rangée de 24 tubes lisses horizontaux. Les auteurs montrent que le coefficient de transfert de masse augmente avec la densité de pulvérisation, le coefficient de transfert de chaleur augmente uniquement dans la gamme des densités de pulvérisation faibles. Il existe une densité de pulvérisation optimale (0,005–0,055 kg s⁻¹ m⁻¹) pour laquelle le coefficient de transfert de chaleur est maximal. Le coefficient de transfert de chaleur (nombre de Nusselt), qui est généralement exprimé en utilisant le nombre de Reynolds et le nombre de Prandtl, a été modifié en tenant compte l'effet de la concentration de la solution à l'entrée. A l'avenir, les résultats peuvent être utilisés pour optimiser la conception des systèmes à absorption à absorbeur à film tombant utilisant le LiBr/H₂O comme fluide actif.     

Etude quantitative de la structure à l'état congelé de muscle et de steak haché

The structure of frozen meat is studied after freeze-drying, with the technique of image analysis. The variable parameters are the freezing rate, the type of meat and the effect of grinding and mixing or not with pork fat.After freezing, the samples were cut (10 μ thick), freeze-dried, fixed and stained with Regaud's haematoxylin.Using a Quantimet 720 we measured the total volume occupied by ice crystals, the distribution in size of ice crystals and the specific area of freeze-dried samples. These results were compared with those obtained by two physical methods, mercury intrusion porosimetry and the volumetric method of krypton adsorption.The comparison of stereological and physical methods suggests a spindle-shaped model for the ice-crystals in frozen whole meat.Concerning the technological parameters, the results show that grinding involves an increase of the size of ice crystals and that mixing pork fat with ground meat induces a decrease in the size of ice crystals in the pieces of meat.

Résumé

On étudie la structure de la viande congelée, aprés lyophilisation, par analyse des images. Les variables sont la vitesse de congélation, le type de viande et l'influence du hachage et de l'addition ou non de tissue adipeux de porc.Aprés congélation, les échantillons ont été coupés (10 μm d'épaisseur), lyophilisés, fixés, puis colorés à l'hématoxyline de Regaud.En utilisant un Quantimet 720 nous avons mesuré le volume total occupé par les cristaux de glace, la répartition de leurs dimensions et la surface spécifique des échantillons lyophilisés. On a comparé ces résultats à ceux obtenus par deux méthodes physiques, la porosimétrie au mercure et la méthode volumétrique d'adsorption de krypton.La comparaison des méthodes stéorologiques et physiques améne à penser que les cristaux de glace du muscle de viande congelé entier ont une forme en fuseau.Quant aux paramétres technologiques, les résultats montrent que le hachage implique une augmentation de la taille des cristaux de glace et que le mélange de tissu adipeux de porc avec la viande hachée provoque une diminution de la taille des cristaux de glance dans les morceaux de viande.     

Rames ferroviaires frigorifiques pour poissons vivants

In the USSR a substantial quantity of live fish is transported by rail, the wagons being equipped with special refrigerating systems to maintain the fish in satisfactory condition.Complete trains are now in use, with one service wagon providing power to one, two or three wagons, each fitted with two tanks which contain 17 tonnes of fish. The chilled water in the tanks is aerated and agitated and there is special equipment to dispose of the CO₂, foam and waste matter.The paper describes the transport equipment and the results of measurements carried out on some trial runs. The installation can maintain a water temperature of 2°C and control the oxygen level at 4 mg l⁻¹, even with a full load of fish.

Résumé

En URSS on transporte une importante quantité de poisson vivant par voie ferrée. Les wagons utilisés sont équipés de l'ensemble des installations permettant ce transport dans les meilleures conditions.II a été créé récemment une rame ferroviaire composée d'un wagon-diesel fournissant l'énergie et d'un, deux ou trois wagons de transport du poisson. Chaque wagon de transport est équipe de deux bacs permettant de recevoir 17 tonnes de poissons, mais aussi des équipements d'agitaton, d'aération et de refroidissement de l'eau ainsi que des dispositifs d'élimination du CO₂ et de l'écume et des déchets qu'elle contient.Ce document décrit les installations équipant le wagon de transport et les résultats des mesures effectuées sur quelques transports de poissons. Les résultats montrent que l'on peut maintenir une température de +2°C dans l'eau et un taux d'oxygéne de 4 mg l⁻¹ même à plein chargement.     

Saturation densities of new refrigerant mixtures: Densité de saturation de nouveaux mélanges frigorigènes

As has been shown in preceding papers, the vapour–liquid equilibria of binary and ternary mixtures of new refrigerants can be calculated mostly within experimental accuracy using simple cubic equations of state. The parameters of these equations are based on properties of the pure substances and on only a few experimental data of a nearly equimolar mixture of the relevant binary systems: critical temperature, critical pressure and vapour pressure at T/T_c=0.7. For the calculation of the densities of the saturated liquid and vapour of these refrigerant mixtures, a so-called volume transformation is applied to the cubic equations of state. As additional information, only experimental data of the critical density and of the saturated-liquid density, preferably at T/T_c=0.6 and 0.8, are required for the pure substances. The saturated-liquid densities have been calculated in this way for binary and ternary mixtures of R32, R125, R143a, and R134a in a wide range of temperatures. The calculated values agree with the available experimental data mostly within 0.5–1%, which corresponds to the usual scattering of the experimental results. Also, the saturated-vapour densities calculated with the same transformed cubic equations of state were compared with available literature data. The average deviation between experimental and calculated data is about 1.5% for the mixtures.Comme l'ont montré des articles précédents, les données concernant des mélanges binaires et ternaires, de nouveaux frigorigènes à l'équilibre vapeur–liquide peuvent être calculées en général avec la précision des résultats expérimentaux à l'aide d'équations d'átat cubiques simples. Les paramètres de ces équations sont obtenus à partir des propriétés des constituants et de quelques données mesurées d'un mélange à peu près équimolaire des systèmes binaires correspondants: température et pression critiques et tension de vapeur à T/Tc=0,7. Pour calculer les densités du liquide et de la vapeur à saturation pour ces mélanges, une transformation fondée sur les volumes est appliquée aux équations d'átat cubiques. Les seules informations supplémentaires nécessaires sont les valeurs mesurées des densités critiques et du lquide saturé si possible sur T/Tc=0,6 et 0,7 pour les substances pures. Les densités du liquide saturé ont été calculées ainsi pour des mélanges binaires et ternaires de R32, R125 et R134a sur une large gamme de températures. Les valeurs calculées s'écartent en général de moins de 0,5 à 1% des valeurs expérimentales, ce qui correspond en général à la précision de ces dernières. Les densités de la vapeur saturée calculées avec la même équation d'état modifiée ont été comparées avec les valeurs publiées. La différence entre valeurs expérimentales et calculées est en moyenne de quelque 1,5% pour les mélanges.     

Nouveaux diffuseurs plastiques du SO2 pour la conservation frigorifique du raisin de table

Following a study of the production and emission of SO₂ from metabisulphite contained in plastic sachets or bags, new diffusers of SO₂ have been made, using polyethylene bags. These have been used in experiments on the storage of table grapes. Each diffuser held 50 g of potassium metabisulphite, 5 g of ‘celite’ and 5 g of water.Experiments showed that most of the SO₂ given off by the bisulphite was oxidized to potassium sulphate, by oxygen contained in, or diffusing into, the bags. Only that part of the SO₂ which diffused out of the bags was useful in storage of grapes. Subsequent experiments on refrigerated storage of ‘Razaki’ and ‘Sultanina’ grapes have shown that these plastic diffusers (one to each tray of grapes) in a pack or over-wrap of polyethylene or even of paper, enable storage of grapes for two to three months, with no development of mould, and retention of the freshness of the produce. The stalks remain green and the absorption of SO₂ by the grapes is minimal.

Résumé

Après avoir étudié l'émission et l'évolution du SO₂ dans le métabisulfite inclus dans des sachets ou sacs plastiques, l'auteur a préparé de nouveaux diffuseurs du SO₂ avec des sacs de polyéthyléne et les a expérimentés pour la conservation du raisin de table. Chaque diffuseur contenait 50 g de métabisulfite de potassium, 5 g de ‘celite’ et 5 g d'eau. Cette étude a montré que la plus grande partie du SO₂ émis par le métabisulfite de potassium se transformait en sulfate de potassium (K₂SO₄) par l'action de l'oxygéne inclus dans les sacs et surtout de celui qui pénétrait dans les sacs par leurs parois. Ce n'est que le reste du SO₂ émis par le métabisulfite qui était diffusé à travers les parois de ces sacs et pouvait être utilisé pour la conservation du raisin. Les expériences qui ont suivi sur la conservation frigorifique du raisin ‘Razaki’ et ‘Sultanina’ ont montré qu'en utilisant ces diffuseurs plastiques (un sur chaque plateau de raisin) avec un emballage d'enrobage du raisin en polyéthyléne ou même en papier, on pouvait conserver les raisins pendant deux à trois mois sans développement de moisissures, tout en gardant la fraîcheur du produit. Les rafles restent vertes et l'absorption du SO₂ par le raisin est minime.     

Empirical correlation for ejector designCorrélation empirique pour la conception des éjecteurs

In the present study, two empirical correlations from the test results of 15 ejectors are derived for the performance prediction of ejectors using R141b as the working fluid. The ratio of the hypothetical throat area of the entrained flow to the nozzle throat area A_e/A_t, the geometric design parameter of the ejector A₃/A_t, and the pressure ratios P_g/P_e and P_c*/P_e are used to correlate the performance of the ejector. The prediction of the entrainment ratio ω using the correlations is within ±10% error. A method of calculation for the ejector design using the correlations is also developed. R141b is shown in the present study to be a good working fluid for an ejector. The measured ω for the ejectors used in the present study can reach as high as 0.54 at P_g=0.465 MPa (84°C), P_c^*=0.087 MPa (28°C) and P_e=0.040 MPa (8°C). For P_g=0.538 MPa (90°C), P_c^*=0.101 MPa (32°C) and P_e=0.040 MPa (8°C), ω reaches 0.45.

Résumé

Dans cette étude, on a établi deux corrélations empiriques à partir des résultats expérimentaux obtenus utilisant 15 éjecteurs; ces corrélations ont été utilisées ensuite pour prédire la performance d'éjecteurs utilisant le R141b comme fluide frigorigène. Les rapports A_e/A_t (section de passage du fluide entraîné rapporté à la section théorique du col de l'éjecteur), et A₃/A_t (section de sortie de l'éjecteur rapporté à la section théorique du col de l'éjecteur) et les relations entre pressions P_g/P_e et P_c*/P_e sont utilisés pour trouver la corrélation de la performance de l'éjecteur. La prévision du taux d'entraînement à partir des corrélations est précise à la hauteur de ±10%. Les auteurs ont également développé une méthode de calcul permettant de concevoir des éjecteurs à partir des corrélations. On a montré dans cette étude que le R141b s'avère être un fluide actif efficace pour cette utilisation. Le ω mesuré des éjecteurs utilisés dans cette étude peuvent atteindre 0.54 à P_g=0.465 MPa (84°C), P_c^*=0.087 MPa (28°C) et P_e=0.040 MPa (8°C). Pour P_g=0.538 MPa (90°C), P_c^*=0.101 MPa (32°C) et P_e=0.040 MPa (8°C), ω atteint 0.45.     

Anisotropie des proprietes electriques de l'oxyde de fer Fe2O3α

The electrical conductivity and the thermoelectric power of trivalent iron oxide α-Fe₂O₃, studied in the crystallographic plane (001) and along the [001] axis, have shown typical anisotropic behaviour.In the same material, the existence of two electronic transitions at 2.14 and 2.50 eV respectively has been found after optical absorption measurements.At high temperature (T > 1020 K) the electrical conductivity has an essentially intrinsic origin, and is practically independent of the oxygen pressure, while the extrinsic contribution predominates below 720 K.According to the model developped for the interpretation of the above experimental results, the peculiar behaviour of the electrical conductivity results from variations in the mobility of the carriers, depending on the electronic levels they are likely to occupy. These levels were identified as the results of a split in the t_2g orbitals of iron under the influence of the rhombohedral. distortion of the crystal field.Furthermore, the anisotropy of mobility is strongly dependent on the magnetic order below Néel temperature.

Résumé

L'étude de la conductivité électrique et du pouvoir thermoélectrique de l'oxyde de fer Fe₂O₃α, effectuée selon la direction cristallographique [001] et dans le plan (001), a révélé une grande anisotropie de comportement. Sur le même matériau des mesures d'absorption optique ont montré l'existence de deux transitions électroniques, à 2,14 et 2,50 eV respectivement.Prenant en compte l'ensemble de ces résultats un modèle a été proposé pour expliquer les propriétés du matériau à diverses températures et sous différentes pressions partielles d'oxygène.A température élevée (T > 1020 K) la conductivité électrique, pratiquement indépendante de la pression d'oxygène, est à forte dominante intrinsèque. En revanche, à basse température (T < 720 K), la conductivité est d'origine extrinsèque.La diversité des mécanismes de conduction observés peut s'expliquer par l'existence de porteurs dont la mobilité varie suivant les niveaux d'énergie qu'ils occupent. Ces niveaux résultent de l'éclatement des orbitales t_2g du fer dû à la distorsion rhomboédrique du champ cristallin.Les mobilités anisotropes sont fortement affectées par l'ordre magnétique au-dessous de la température de Néel.     

Effect of very fine aggregate on concrete strength

The effect of very fine aggregate on the water requirement and strength evolution of superplasticized concrete was studied. The maximum aggregate size was 6 mm, fine aggregate content 0–15% of the total aggregate, binder (OPC and silica) content 80–800 kg m⁻³, and specific surface area of the finest aggregate material 18–1000 m² kg⁻¹. The water requirement for constant workability fell sharply with increasing amount and fineness of the very fine aggregate due to improved particle packing. At constant, relatively small binder contents of 80–250 kg m⁻³, modifying the aggregate distribution increased the 91-day strength of 6 mm concrete as much as threefold, e.g. from 20 to 65 MPa at 200 kg m⁻³. This effect was less significant the greater the binder content. The correlation between strength and porosity was similar regardless of concrete composition. The stress-strain behaviour was more dependent on strength than on composition

---

Resume On a étudié l'effet d'un granulat très fin sur le besion en eau et l'évolution de la résistance d'un béton traité aux superplastifiants. La taille maximale du granulat était de 6 mm, la teneur en granulat fin de 0 à 15% de la quantité de granulat totale, la teneur en liant (OPC et silice) de 80–800 kg m⁻³ et la surface spécifique du plus fin granulat de 18–1000 m² kg⁻¹. Le besoin en eau pour une ouvrabilité constante a nettement diminué lorsque la quantité et la finesse du granulat ont augmenté en raison de l'amélioration de la compacité des particules. Pour des teneurs en liant constantes, relativement faibles, de 80–250 kg m⁻³, en modifiant la distribution du granulat, la résistance à 91 jours du mélange de béton de 6 mm s'est accrue jusqu'à trois fois, soit de 20–65 MPa pour 200 kg m⁻³. Plus la teneur en liant était élevée, moins cet effect a été significatif. La corrélation entre la résistance et la porosité ne dépend pas de la composition du béton. L'état du béton sous contrainte/déformation dépend davantage de la résistance que de la composition.

     

Conservation par réfrigération de tranches de pommes destinées à l'industrie

This study was carried out on behalf of industrial organisations seeking a more economical ready-to-use raw material of better quality than frozen apple slices.In order to avoid the enzymic browning of peeled apple slices and protect them against fungicidal attack, the product was treated for 30 min in solutions containing various combinations: sucrose, calcium or sodium chloride, ascorbic acid and citric acid.After treatment the slices were drained, packaged and stored at 0°C for five weeks.Sensory quality was evaluated by a taste panel-enzymic browning was measured by tristimulus calorimetry:

1. 1 Sucrose syrup at 30° Brix is beneficial towards maintaining colour and flavour.

2. 2 0.28% calcium chloride will impart a pleasant consistency to apple slices.

3. 3 Anion clorine, even in small doses, will avoid enzymic browning, but not cation calcium.

4. 4 After four weeks at 0°C the stored product will be as good in quality as the fresh fruit if it is subjected to 30 min immersion in a solution containing 30% sucrose, 0.5% sodium chloride and 0.28% annydrous calcium chloride.

The results are discussed in relation to data given in international literature.

Résumé

Etude effectuée à la demande d'industriels recherchant une matière première prête à l'emploi plus économique et de meilleure qualité que les tranches de pommes congelées.Pour éviter le brunissement enzymatique des tranches de pommes pelées, et les protéger des altérations fongiques, on les traite pendant 30 minutes dans les solutions contenant en combinaisons diverses: saccharose, chlorure de calcium ou de sodium, acide ascorbique, acide critique. On effectue ensuite: égouttage, emballage et entreposage à O°C jusqú à 5 semaines.La qualité sensorielle est évaluée par un jury de dégustation; le brunissement enzymatique est mesuré par colorimétrie tristimulus.

1. 1 Le sirop de saccharose à 30° Brix est bénefique au maintien de la couleur et de la flaveur.

2. 2 Le chlorure de calcium (0,28%) donne aux tranches une consistance agreeable.

3. 3 C'est l'anion chlore et non le cation calcium qui, même à faibles doses, empêche les brunissements enzymatiques.

4. 4 Après 4 semaines à O°C, le produit conserve un niveau de qualité très voisin de celui du fruit frais lorsqu'il a subi 30 minutes de trempage dans une solution à 30% de saccharose, 0,5% de chlorure de sodium et 0,28% de chlorure de calcium anhydre.

Discussion des résultats à la lumière des données de la littérature internationale.     

A simulation model for evaporation of defrosted water in household refrigeratorsSimulation de l''évaporation d''eau de dégivrage dans les réfrigérateurs domestiques

This paper presents a simple dynamic simulation model for predicting the evaporation rates of defrosted water from water trays in domestic refrigerators. The model was successfully tested for one domestic refrigerator. The model was used to investigate the effect of different variables (ambient temperature, relative humidity, air velocity, compressor heat, auxiliary condenser) by comparing eight different arrangements with each other on a consistent basis for effective evaporation of defrosted water. The model results indicate that the evaporation of water can be increased to the necessary rate by raising the water temperature and optimising the velocity of air over the water tray.

Résumé

Cette communication présente un modèle de simulation dynamique pour la prévision de la vitesse d'évaporation d'eau de dégivrage contenue dans les bacs de réfrigérateurs domestiques. On a utilisé ce modèle pour étudier les effets de diverses variables (température ambiante, humidité relative, vitesse d'air, chaleur dégagée par le compresseur et le condenseur auxiliaire) en comparant l'évaporation de l'eau de dégivrage dans huit dispositions différentes. Lés résultats indiquent qu'on peut accélerer la vitesse d'évaporation par l'augmentation de la température de l'eau et l'optimisation de la vitesse de l'air passant au dessus du bac à eau.     

Blanchiment et qualité des légumes et des fruits surgelés. Revue. 3. Aspects nutritionnels et hygiéniques, conclusions

The third and final section of a bibliographic study (see Int. J. Refrig.7 (1984) 384–388 and 8 (1985) 48–53), this article deals with the effects of blanching on vitamins and soluble nutrients as well as the sanitary state of quick frozen fruit and vegetables. Blanching and hydrocooling cause important losses in the soluble nutrients of products, consequently they cause extensive water pollution. The advantages produced by steam blanching are totally lost during hydrocooling. The hygienic quality of frozen vegetables is closely related to the bacterial counts of water and the cleanliness of equipment situated upstream of the blancher. The replacement of blanching by a less aggressive chemical treatment, as regards frozen vegetable quality, may be a solution for the future, but it will be some time before it can be applied to industry.

Résumé

Troisième et dernier volet d'une étude bibliographique (voir Rev. Int. Froid 7 (1984) 384–388 et 8 (1985) 48–53, l'article traite des effets du blanchiment sur les vitamines et les nutriments solubles ainsi que sur l'état sanitaire des fruits et légumes surgelés. Le blanchiment et le refroidissement à l'eau font perdre au produit des quantités importantes de nutriments solubles. Corollairement, ils engendrent une trés forte pollution des eaux. L'avantage donné par le blanchiment à la vapeur est entièrement annulé lors du refroidissement dans l'eau. La qualité hygiénique des légumes congelés est étroitement tributaire de la pureté bactérienne de l'eau et de l'état de propreté des équipements situés en aval du blancheur. Le remplacement du blanchiment par un traitement chimique moins agressif vis-à-vis de la qualité des légumes congelés représente peutêtre une solution d'avenir, mais elle ne semble pas applicable avant longtemps dans l'industrie.     

Etude de l'intensification des échanges de chaleur par convection dans des canaux de section triangulaire et rectangulaire

Most of the research work applied to the intensification of heat transfer through convection in turbulent flow, has been devoted to local heat flow and local friction losses. Intensification is obtained by means of turbulators inside smooth channels (fins, steps).In the re-sticking zone of the boundary layer, the heat transfer is maximum and the friction factor is minimum, the latter being maximum in the free flow zone. Maximum values are more than ten times higher than those observed in an undisturbed analogous stream.As early as 1958, those results have been applied to the construction of heat exchangers by which the heat transfer coefficient rises faster than the hydraulic resistance (discovery No 242).Such heat exchangers (water-air) are built from ribbed fin-plates and cross-tubes. The ribs act as turbulators inside the channels which are allowed between plates and tubes.The present paper deals with the influence of geometrical shape and distribution of the turbulator on thermal and hydraulic efficiencies of heat transfer surfaces.The results are presented as graphs where:Nu,Nu_R = Nusselt number for channels with and respectively, without, turbulators; ε,ε_R=friction loss factor for channels with, and respectively, without, turbulators; l'/d = pitch of trottling=ratio between the length of smooth piece l' and its hydraulic diameter d; d*/d=rate of throttling=ratio between hydraulic diameter of the throttled section d*, and that of the smooth piece d.Experimentations have been performed with 16 different combinations of l'/d and d*/d, in channels of the same triangular section and Reynolds number varying between 400 and 5500; in channels with different triangular sections; in channels with rectangular sections.Main results are: the heat transfer intensification depends on the parameters l'/d and d*/d; the maximum intensification depends on the shape of the channel section, the highest values being obtained with triangular shaped channels; the most efficient turbulators

Full-size image (1K)

consist of two dimensioned surfaces generated along the channel radius.New radiators for farm tractor-engines have been developed. Their volume and weight are half those of conventional radiators. Their construction does not require any significant modification of the traditional manufacturing technique of such type of equipment and their utilization in dusty environments does not raise any particular difficulty.

Résumé

La réalisation de saillies et de cavités transversales dans la paroi des canaux d'air à section triangulaire ou rectangulaire entraîne une intensification des échanges de chaleur. Cette intensification peut être quantifiée par le nombre caractéristique (Nu/Nu_R)/(ξ/ξ_R) dont la valeur est supérieure ou égale à 1 pour des valeurs du rapport Nu/Nu_R inférieures à 2,15. L'intensification des échanges de chaleur dépend des paramétres géométriques caractéristiques du canal d'air (l'/d) et (d*/d).L'utilisation de plaques-ailettes nervurées dans la construction des radiateurs pour moteurs de machines agricoles entraîne une diminution de deux fois et plus du volume et de la masse de ces appareils, c'est la profondeur qui est réduite.Une grande résistance à l'encrassement et une technique simple de fabrication permettent d'envisager une modernisation rapide du parc de machines agricoles automotrices.     

Performance of a packed bed absorber for aqua ammonia absorption refrigeration systemPerformance d''un matelas dispersant dans un système frigorifique à absorption à ammoniac/eau

A mathematical model of a packed bed absorber for aqua-ammonia absorption refrigeration system is presented. The model is used to predict the performance of the bed at various design and operating conditions. The governing equations and the boundary conditions are derived to predict the bed performance. A numerical integral method and an iteration scheme are used to solve the governing one dimensional, non-linear simultaneous differential equations which are subjected to three point boundary value problem. A computer program is prepared and carefully debugged to solve the governing equations with the help of some supporting equations to describe the properties of the working fluids and the heat and mass transfer coefficients in the bed. The analysis show that the absorption process is affected by the following parameters: the volumetric heat rejection model, bed height, vapor and solution flow rates to the bed and the inlet conditions; and packing material type. The effect of changing each of those parameters on the performance of the bed is studied after suggesting a model for the volumetric heat rejection from the bed. The results showed that changing the bed pressure and/or the vapor inlet temperature have negligible effect on the performance of the bed. Changing other parameters are found to affect the performance of the bed by different degrees. Also, the results show that within the present range of parameters, a bed height less than 0.7 m guarantees an absorption efficiency better than 91%.

Résumé

On présente un modèle mathématique d'un matelas dispersant dans un système frigorifique à absorption à ammoniac/eau. On utilise ce modèle pour prévoir la performance du matelas utilisant diverses conceptions et sous diverses conditions de fonctionnement. On établit des équations qui décrivent ce processus et les conditions limites afin de prévoir la performance du matelas. On utilise une méthode numérique intégrale et un schéma d'itération afin de résoudre les équations unidimensionnelles, non-linéaires, simultanées et différentielles, qui sont soumises au problème des limites à trois points. Un programme informatique est préparé et débogué afin de résoudre les équations qui gouvernent le processus étudié, avec l'aide de quelques équations supplémentaires qui décrivent les caractéristiques des fluides actifs et les coefficients de transmission thermique et de transfert d'énergie massique du matelas. L'analyse montre que le processus d'absorption est influencé par des paramètres suivants: le modèle de rejet de chaleur volumétrique, la hauteur du matelas, les débits d'écoulement de la vapeur et de la solution vers le matelas, les conditions d'entrée et le matériau dispersant utilisé. On étudie également l'influence de la variation de chacun de ces paramètres sur la performance du matelas apres avoir proposé un modèle de rejet de chaleur volumétrique par le matelas. Les résultats montrent que si on change la pression dans le matelas et/ou la température de la vapeur à l'arrivée, de tels changements ont un effet negligeable sur le matelas. Suite au changement d'autres paramètres, la performance du matelas a été modifée de diverses façons. Les résultats montrent également qu'avec les paramètres adoptés ici, une hauteur du matelas inférieure à 0,7 m assure un taux d'absorption supérieur à 91%.     

Performance characteristics correlation for round tube and plate finned heat exchangers: Equations relatives aux performances d'échangeurs de chaleur constitués de tubes ronds et de plaques à ailettes

A number of correlation equations describing the performance characteristics of round tube and plate fin have been published in the open literature. However, many of these correlations are restricted to flat finned heat exchangers and a limited number of geometrical configurations. In this study, 28 heat exchanger samples were tested in an open circuit thermal wind tunnel over a velocity range of 1 to 20 m/s for a number of geometries. The geometrical variations include the number of tube rows, fin thickness and the spacing between fins, rows and tubes. Both flat and corrugated fins were tested and the results were correlated in terms of j and f factors as a function of Reynolds number and the geometrical parameters of the heat exchangers. An important feature of this correlation is the novel way in which the geometric parameters are expressed in the correlation. Ratios of these parameters are derived from consideration of the physics of the flow and heat transfer in the heat exchangers. This results in a more accurate and physically meaningful correlation which can be applied to a broader range of geometries. The correlation was validated against test data in the literature for round tube and plate fin with good agreement. It was found that the fin type affects the heat transfer and friction factor, and that the number of tube rows has a negligible effect on the friction factor. The number of tube rows effect was found to be influenced by the fin and tube geometries as well as the Reynolds number.Un certain nombre d'équations pour des caractéristiques du rendement des échangeurs de chaleur à tubes ronds plaques à ailettes ont été publiés dans le littérature. Cependant, dans bien des cas, ces corrélations se limitent aux échangeurs à ailette plate dans un nombre limité de configurations géométriques. Dans cette étude, 28 échangeurs de chaleur ont été testés utilisant une soufflerie à circuit ouvert avec une vitesse d'air de 1 à 20 m/s pour plusieurs formes géométriques. Les variations géométriques portaient sur le nombre de rangées de tubes, l'épaisseur des ailettes et la distance séparant des ailettes, des rangées et des tubes. Les ailettes plates et ondulées ont été testées et les corrélations en termes de facteurs j et f en fonction du nombre de Reynolds et les paramètres géométriques des échangeurs de chaleur. Un aspect important de cette corrélation est le façon originale d'exprimer des paramètres géométriques. Les rapports de ces paramètres sont obtenus à partir des flux et transferts de chaleur dans des échangeurs de chaleur. Ce procedé permet d'obtenir une corrélation plus précise et utilé qui s'applique à une gamme de formes géomátriques plus large. La corrélation a été validée en fonction des données concernant des échangeurs à tube et à plaque à ailettes dans la littérature: les données expérimentales et théoriques concordent bien. On a montré que le type d'ailette exerce une influence sur le transfert de chaleur et le facteur de frottement. Cependant, le nombre de rangées de tubes a un effet negligeable sur le coéfficient de frottement. On a démontré que l'effet nombre de rangées de tube est influencé par les géométries des ailettes et des tubes ainsi que par le nombre de Reynolds.     

Economie d'énergie: pompe à chaleur à absorption

One of the largest fields of research is energy recovery, particularly the increase of the energy level by using a heat pump.An absorption heat pump allows an upper level of about 140°C to be reached with a low consumption of electrical energy.The first part of this work establishes an expression for the COP from an enthalpy balance taking into account some hypotheses. From this expression a selection of the couple solute-solvant is possible according to operating conditions. A computation of the performance coefficient has been made as a function of various parameters such as the condenser, evaporator, absorber and separator temperature, and also the solution flow.Some results obtained with a small pilot plant are presented. They provide confirmation of the hypothesis and show that an absorption heat pump is able to increase the energy level from 60–80°C to 120–140°C with a satisfactory COP.

Résumé

L'un des domaines de recherche les plus étendus est celui de la récupération d'énergie et principalement l'augmentation du niveau d'énergie par l'utilisation d'une pompe à chaleur.On a choisi une pompe à chaleur à absorption parce qu'elle permet d'atteindre un niveau supérieur de 140°C environ avec une faible consommation d'énergie électrique.Dans le première partie de cette étude on a établi une expression du coefficient de performance à partir du bilan enthalpique en s'appuyant sur certaines hypothèses. A partir de cette expression un choix du couple soluté-solvant est possible suivant les conditions de travail. On a calculé le coefficient de performance en fonction de divers paramètres tels que la température au condenseur, à l'évaporateur, à l'absorbeur et au séparateur ainsi que le flux de solution.On présente quelques uns des résultats obtenus dans une petite installation pilote: ils permettent de confirmer l'hypothèse. Ils montrent qu'une pompe à chaleur à absorption peut faire passer le niveau d'énergie de 60–80°C à 120–140°C avec un coefficient de performance satisfaisant.     

Les hélico compresseurs ou compresseurs à vis

In the first part of the paper the patenting of the helical compressor at the end of the last century by a Swedish engineer as a type of air and gas blower, modified some 50 years later by another Swedish engineer as an air and gas compressor, is discussed. Decade by decade, the machine was developed by the Swedish firm SRM and by their licenced manufacturers machining the screw compressor in Sweden, Germany, France, Scotland, etc. At the present time this type of compressor seems to be fully developed and occupies a first class position in the range of positive displacement machines.Recently, a new type of screw compressor has been patented by a French engineer, this machine having only one main rotor and two small satellites, compared with the early type which had only two main rotors. These two types of compressors are now competing on the refrigeration market all over the world.In the second part of the paper, all the improvements made during the 50 yeats of development are examined in detail. In the beginning, the screw compressor was designed as an oil free compressor and was not very well adapted to the refrigerating plants, this type of oil free compressor still being used for the compression of pure gases. The first improvement was the oil injected screw compressor allowing the machine to support high compression ratios and large pressure differences and some time later, to be fitted with a sliding valve for the purpose of volume adaptation. One other modification to the profile of the rotors results in greater compressor efficiency allowing it to work with higher compression ratios; for example, in the case of low temperatures such as are used for the freezing of food products.This is not a good solution for saving energy, and the performance has been improved by creating a complementary orifice designed as a superfeed port. This increases the global efficiency of the whole circuit with a screw compressor.The same improvements were carried out on the mono rotor screw compressors and now the two types of compressors are competing with the same auxiliaries imposed by the special lubrication of this type of machine. Some comparisons are made with reciprocating and centrifugal compressors.

Résumé

La première partie de l'article est consacrée à l'histoire des compresseurs à vis: premier brevet pris par un ingénieur suédois à la fin du 19éme siècle; perfectionnements à partir de 1945; introduction des compresseurs monovis par un ingénieur français au cours des années 1960.Les développements technologiques de ces compresseurs font l'objet de la deuxième partie: les premiers compresseurs à vis sont construits pour la compression de l'air et des gaz; l'injection d'huile dans les rotors (année 1960) permet de les utiliser comme compresseurs frigorifiques; un tiroir agissant comme un bypass est mis au point comme dispositif de variation de puissance; l'introduction d'un dispositif de suralimentation en cours de compression améliore le rendement du compresseur.     

La sécurité incendie dans les bâtiments à structure métallique

When a fire occurs, the collapse of a steel framed building can be a greater hazard than the conflagration itself: eg a steel beam or girder which can support 24 kg per mm² of section at 20°C will only support half this weight if it is subjected to a temperature of 540°C. In this context, the author lays particular emphasis on the use of self-supporting structures and thermal barriers to prevent the steel framework reaching temperatures which will create distortion. An unprotected steel structure will attain a temperature of 936°C after an hour in a heavy fire. Various materials can be employed to reduce the temperature of the steel and from a listing given in the report, boxing the framework in plaster facings 15 mm thick will limit the temperature of the steel to 80°C in the presence of a heavy fire, it being assumed that the insulation is of non-inflammable material.Another important recommendation is that in the laying out of large volume cold rooms, it is absolutely necessary that the structures are independent of each other by using fire-break walls, such that a structural collapse in one room can be contained.Some interesting graphs have been prepared by the author, but in two of them (Fig. 1, the influence of the quantity of combustible material on the development of a fire and Fig. 2, the influence of the influence of the ventilation area on the development of a fire) the curve established by ISO conflicts totally with those produced by the author as regards progression.

Résumé

Les structures métalliques non protégées se comportent mal au feu: elles s'échauffent vite et se déforment, quelquefois de façon considérable.Bien que des techniques aient été mises au point pour pallier ces inconvénients (en particulier augmentation de la durée pendant laquelle la structure résiste au feu), il faut néanmoins déterminer si ces améliorations permettent de garantir la sécurité des personnes et des biens. En ce qui concerne les bâtiments industriels de stockage, il est évident que les dommages subis par les structures ne sont pas la cause des risques en cours d'incendie; en conséquence la sécurité donnée par ce type de structure peut être considéree comme satisfaisante.     

Transfert de chaleur par convection naturelle dans une couche poreuse limitée par deux cylindres coaxiaux horizontaux

Natural convection in a porous medium is studied for the geometrical configuration defined by two concentric horizontal cylinders with isothermal and impermeable surfaces, representing a cylinder or a pipe insulated by a layer of porous material. Two methods of investigation are used to approach the phenomenon: experiments on a cell of large aspect ratio (cylinder length to outside diameter), and a numerical model on a two-dimensional plane area. The experimental results reveal three different regimes according to the value of the Rayleigh number. For a finite radial gradient, thermoconvective phenomena develop in the annular layer, but as long as these are not amplified too much, the isotherms remain practically concentric with the cylinders, and heat transfer occurs essentially through conduction. At higher Rayleigh numbers natural convection develops in the form of two-dimensional counter-rotational vortices which are symmetrical with respect to a vertical plane containing the axis common to both cylinders. The third regime, observed at higher Rayleigh numbers, corresponds to a fluctuating evolution of the temperature field which becomes three-dimensional. As the inside cylinder is warmer, instabilities occur in the upper part of the model causing some periodicity of the temperature distribution along a generatrix, with a period of about the radius difference. A relative increase in the heat transfer between the cylinders due to the instabilities is observed. A two-dimensional numerical model, using the method of finite differences, enables us to describe the first two regimes observed experimentally, and to define the temperature field and the streamlines for a given Rayleigh number. The total heat transfer calculated is represented by a correlation between the Nusselt and the rayleigh numbers for many values of the ratio of the radii.The different results are then compared and analysed from a physical point of view.

Résumé

La convection naturelle en milieu poreux est étudiée pour une configuration géométrique définie par deux cylindres concentriques horizontaux à surfaces isothermes et imperméables, modélisant un cylindre ou un tube calorifugé à l'aide d'un matériau poreux. Afin d'appréhender le phénomène, deux moyens d'investigation sont employés: expériences sur une cellule de grande extension (longuer des cylindres/diamètre extérieur) et modélisation numérique sur un domaine bidimensionnel plan.Les résultats expérimentaux font apparaître trois régimes différents suivant la valeur du nombre de Rayleigh; pour un gradient radial non nul les phénomènes thermoconvectifs s'organisent dans la couche annulaire mais tant que ceux-ci ne sont pas trop amplifiés les isothermes restent quasiment concentriques aux cylindres et le transfert de chaleur s'effectue surtout par conduction. Pour des nombres de Rayleigh plus élevés, la convection naturelle se développe sous forme de deux tourbillons contrarotatifs bidimensionnels symétriques par rapport au plan vertical contenant l'axe commun aux deux cylindres. Le troisième régime, observé pour des nombres de Rayleigh plus importants, correspond à une évolution fluctuante du champ de température qui devient en même temps tridimensionnel; le cylindre intérieur étant le plus chaud, les instabilités apparaissent dans la partie supérieure du modèle ce qui crée une certaine périodicité de la distribution de température le long d'une génératrice, la période étant de l'ordre de grandeur de la différence des rayons. Le transfert de chaleur global entre les deux cylindres subit une augmentation relative due aux instabilités. Un modèle numérique bidimensionnel utilisant la méthode des différences finies permet de retrouver les deux premiers régimes observés expérimentalement et de définir le champ de température et les lignes de courant pour un nombre de Rayleigh donné; le transfert de chaleur global calculé est représenté par une corrélation entre le nombre de Nusselt et le nombre de Rayleigh pour plusieurs valeurs du rapport des rayons.Les différents résultats sont ensuite comparés et analysés d'un point de vue physique.