Chapter hvac engineering Fundamentals: Part 1 Introduction

464
Chapter Eighteen
to 3100. Below 2100 flow is assumed to be laminar. Above 3100 tur-
bulence is assumed. Between 2100 and 3100 it may be either, depend-
ing on various factors such as the roughness of the conduit. From the
equation it is evident that laminar flow is equated with low velocities
and high viscosities—i.e., other conditions being equal, oil will have a
lower Reynolds number than water. The overall heat transfer rate in-
creases abruptly as flow changes from laminar to turbulent.
For a finned-coil fluid-to-air heat exchanger, the general equation
for heat transfer is
Q
⫽
kA
⫻
ROWS
⫻
MED
(18.7)
where
Q
⫽
total heat transfer, Btu / h
k
⫽
heat transfer coefficient per row per square foot
A
⫽
face area of coil normal to airflow direction
ROWS
⫽
number of rows of tubes in direction of airflow
MED
⫽
mean temperature difference
For a discussion and derivation of MED, see Sec. 9.7.2.
The value of
k
is greatly increased if steam or refrigerant is used in
the coil; the effect of two-phase boiling or condensing is to increase
the value of
k
over that obtained with single-phase flow.
For a shell-and-tube fluid-to-fluid heat exchanger, the equation for
heat transfer is
Q
⫽
kA
(MED)
(18.8)
where
k
⫽
heat transfer coefficient per square foot per degree Fah-
renheit and
A
⫽
total outside surface area of tubing in square feet.
Again, two-phase flow increases the value of
k.
In Eqs. (18.7) and
(18.8), the value of
k
must include the film and fouling factors. The
heat exchanger manufacturer can provide values of
k
for a range of
flow rates and fouling factors.