Chapter hvac engineering Fundamentals: Part 1 Introduction

310
Chapter Nine
Higher flow rates decrease the film resistance but lead to higher air
and water pressure drops. Compromise is therefore necessary. One
factor in the airflow rate selection is that the condensed water on the
surface of the coil tends to carry over into the airstream at high ve-
locities. It is considered good practice to select cooling-coil air velocities
in the range of 400 to 600 ft / min and water velocities in the range of
3 to 6 ft / s.
The use of
counterflow
or
parallel-flow
fluid paths has a considerable
effect on coil performance. The two terms are illustrated in Fig. 9.24.
In counterflow, the entering (coldest) water contacts the leaving
(coldest) air, while leaving water contacts entering air. Thus the tem-
perature difference between the two streams is fairly uniform
throughout the coil. In parallel flow, the opposite effect occurs: The
coldest water contacts the warmest air, and vice versa. Figure 9.25
shows the temperature relationships graphically. Counterflow is much
more effective than parallel flow. The total heat transferred in the
system is a function of the coil surface area, the heat transfer factor
k
, and the temperature difference. Because the temperature difference
varies throughout the coil, it is described, for calculation purposes, by
a single number called the
log mean temperature difference,
denoted
by MED. So MED is determined by
GTD
⫺
LTD
MED
⫽
(9.2)
ln (GTD / LTD)
where GTD
⫽
greatest temperature difference, air to water
LTD
⫽
least temperature difference, air to water
ln
⫽
natural logarithm (base
e
)
(Sometimes MED is referred to as LMTD in the literature.)
Referring again to Fig. 9.24, for the counterflow arrangement,
GTD
⫽
78
⫺
55
⫽
23
⬚
F, LTD
⫽
58
⫺
45
⫽
13
⬚
F, and then MED
⫽
17.5
⬚
F. For parallel flow, GTD
⫽
78
⫺
45
⫽
33
⬚
F, LTD
⫽
58
⫺
55
⫽
3
⬚
F, and MED
⫽
12.6
⬚
F. This means that coil capacity would be re-
duced by about one-third if it were piped in parallel flow rather than
counterflow, all else being unchanged. In some cases (e.g., when the
leaving water temperature needs to be greater than the leaving air
temperature), parallel flow will not work at all.