Heat transfer for pulsating flow in a horizontal cylinder partially filled with a porous medium

الملخص AR

فى هذا البحث أجريت دراسة معملية لانتقال الحرارة لسريان نبضي لمائع يمر داخل اسطوانة أفقية سـاخنة و مملـوءة جزئيا بوسط مسامى.

السطح الخارجي للأسطوانة معرض لبخار مشبع يجعله عند درجة حرارة ثابتة و المائع الذي يمر داخل الأسطوانة هو الماء.

الذي يمر مباشرة من خزان على ارتفاع ثابت إلى داخل الأسطوانة في حالة السريان المنتظم أما في حالة السريان النبضي فإنه يمر أولا على مولد للنبضات قبل دخوله الأسطوانة.

يمكن التحكم في عدد النبضـات و ذلك للحصول على ترددات مختلفة.

الوسط المسامى المستخدم لملئ الأسطوانة هو كرات من الصلب.

تم تصميم و تنفيذ دائرة اختبار معملية لاختبار تأثير السريان النبضي عند ترددات مختلفة على كمية الحرارة المنتقلة بالمقارنة بالسـريان المنتظم و ذلك عند معدلات تدفق مختلفة للماء المار داخل الأسطوانة و هى فارغة ثم و هى مملوءة جزئيا ثم و هى ممتلئة تماما بالوسط المسامى.

و قد تم تزويد الدائرة بأجهزة قياس لرصد البيانات الخاصة بدائرة الاختبار من قياس لـدرجات الحرارة و الضغط و التدفق و تردد السريان النبضي و الانخفاض في الضغط.

و قد تم حساب رقم نوسلت المتوسط و معامل انتقال الحرارة بالحمل الجبرى للسريان النبضي و المنتظم و ذلك في مدى ظروف التشغيل المختبـرة.

حيـث أجريـت حتى ٢ ٦٠ التجارب عند قيم مختلفة لرقم رينولدز من ٤٠٠ حتى ٢٠٠٠ مع تغيير الفيض الحراري من ١٠ كيلووات / م لكل من السريان المنتظم و السريان النبضي لترددات مختلفة تصل إلى ٥ هيرتـز و ذلـك لنسـب امتلاء ٢ كيلووات / م للأسطوانة بالوسط المسامى تتراوح من صفر (الأسطوانة فارغة) حتى ١ (الأسطوانة مملوءة تماما) .و قد أظهرت النتائج أن رقم نوسلت المتوسط للسريان النبضي و المنتظم يزداد مع زيادة رقـم رينولـدز و كـذلك الانخفاض في الضغط يتزايد مع زيادة نسبة الامتلاء.

أيضا للسريان المنتظم رقم نوسلت يزداد مع زيادة نسبة الامتلاء للأسطوانة بالوسط المسامى و ذلك عند قيم ثابتة لكل من الفيض الحراري و رقم رينولدز.

أما في حالة السريان النبضي فإن تغيير رقم نوسلت مع نسبة الامتلاء للأسطوانة بالوسط المسامى يكون غير تقليدى.

حيث لوحظ أنه عند نسبة امتلاء حوالي ٠,٣٥ فإن رقم نوسلت للسريان النبضي تزيد قيمته مقارنة بالسريان المنتظم كما أن الانخفاض في الضغط عنـد هذه النسبة يكون قيمته مناسبة مقارنة بنسب الامتلاء الأعلى من ٠,٣٥ و قد لوحظ أنه لنسب الامتلاء الأعلى مـن ٠,٣٥ أن رقم نوسلت للسريان النبضى يقل مقارنة بالسريان المنتظم كما أن الانخفاض في الضغط تكون قيمته كبيرة.

و لـذلك يمكن اعتبار قيمة نسبة الامتلاء ٠,٣٥ هي القيمة المثالية لامتلاء الأسطوانة بالوسط المسامى و أيضا عند هـذه القيمـة كانت القيمة المثالية لتردد السريان النبضي هي ٢ هيرتز و ذلك فى مدى ظروف التشغيل المختبرة.

و قـد تـم استنتاج صيغة رياضية لرقم نوسلت المتوسط كدالة في رقم رينولدز وتردد السريان النبضي فى مدى ظروف التشغيل المختبرة.

و كذلك تمت مقارنة النتائج المعملية التى تم الحصول عليها مع نتائج الأبحاث السابقة حيث كانت نتيجة المقارنة مرضية.