Developing laminar mixed convection heat transfer through concentric annuli
Joint Authors
Husayn, Ihsan Y.
al-Safi, Muhammad Abd al-Rauf Nimah
Source
Issue
Vol. 16, Issue 3 (30 Sep. 2010), pp.5644-5663, 20 p.
Publisher
University of Baghdad College of Engineering
Publication Date
2010-09-30
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
20
Main Subjects
Engineering & Technology Sciences (Multidisciplinary)
Abstract AR
أجريت دراسة نظرية و عملية لانتقال الحرارة بالحمل المختلط لجريان الهواء خلال تجويف حلقي ذو اسطوانتين متمركزتين (في حالة الجريان الثانوي باتجاه الجريان الرئيسي وفي حالة الجريان الثانوي عكس اتجاه الجريان الرئيسي)، الداخلية مسخنة تسخين منتظم و الخارجية معزولة في حالة الدراسة النظرية أما في حالة الدراسة العملية فأن الاسطوانة الداخلية مسخنة تسخين منتظم و الخارجية معرضة إلى درجة حرارة الجو.
في البحث النظري تم حل معادلة الطاقة أولا باستخدام طريقة (ADI) ثم تم ربط معادلات الزخم بمعادلة الاستمرارية لإنتاج معادلة تصحيح الضغط و التي تم حلها باستخدام خوارزمية (SIMPLE).
رقم رينولدز RE المستخدم في هذا البحث النظري من 300 إلى 1000 أم الرقم رالي Ra 4.55*105 إلى 5.649*106 مع نسبة نصف قطر تساوي 0.555 و هي نفسها المستخدمة في الجزء العملي من هذا البحث و رقم براندتل Pr = 0.72 أظهرت نتائج توزيع السرعة و درجات الحرارة أن جريان الثانوي الناتج من الحمل الحر (الطبيعي) له تأثير مهم على عملية انتقال الحرارة كما أظهرت النتائج زيادة في قيم رقم نسلت الموقعي عند زيادة رقم رالي Ra.
البحث العملي تضمن إجراء تجارب عملية لدراسة انتقال الحرارة الموقعي و المعدل بالحمل المختلط لجريان الهواء المشكل تراكيب (أي تزامن التشكيل الحراري مع تشكيل الهيدروديناميكي) بتجويف حلقي بين اسطوانتين متحدثي المركز، نسبة نصف قطر لهما تعادل 0.555 و بطول كلي 1.2m، بالوضع الأفقي المائل (في حلة الجريان الثانوي باتجاه لجريان الرئيسي و في حالة الجريان الثانوي عكس اتجاه الجريان الرئيسي) ، و العمودي.
سخنت الاسطوانة الداخلية تحت فيض حراري ثابت، بينما عرضت الاسطوانة الخارجية إلى درجة حرارة الجو.
يتراوح رقم رينولدز Re في هذا البحث من 154 إلى 724 إما الفيض الحراري فتغير من 93 W/m 2 إلى 857 W/m2، و زوايا التجويف الحلقي أفقي، 20، 60، -20- ،60- ،90- (عمودي).
بينت نتائج المستخرجة من البحث العملي لكل الزوايا الميلان أن قم نسلت الموقعي يزداد كلما ازداد الفيض الحراري و كذلك يزداد رقم نسلت الموقعي يزداد كلما ليزداد الفيض الحراري و كذلك يزداد رقم نسلت الموقعي عند تغير زاوية ميل الأنبوب الحلقي من الزوايا السالبة (الجريان الثانوي عكس اتجاه الجريان الرئيسي) إلى الموقع الأفقي.
كما بينت النتائج العملية إن قيم رقم نسلت الموقعي في حالة (الجريان الثانوي باتجاه الجريان الرئيسي) هي أكبر منها في حالة (الجريان الثانوي عكس اتجاه الجريان الرئيسي ) عند نفس رقم رينولدز والفيض الحراري المسلط.
Abstract EN
Theoretical and experimental study has been conducted on developing laminar mixed convection heat transfer air flow through an annulus for both aiding and opposing flow with uniformly heated inner cylinder and adiabatic outer cylinder for the theoretical part and with uniformly heated inner cylinder while the outer cylinder is subjected to the ambient for the experimental part.
In the theoretical investigation the energy equation was first solved using (ADI) method, and then the momentum equations and continuity equation were combined as the pressure correction formula and solved by the SIMPLE algorithm.
The present theoretical work covers Ra range from 4.55*105 to 5.649*106 and Re range from 300 to 1000 with radius ratio of 0.555 and Pr=0.72.
The velocity and temperature profile results have revealed that the secondary flow created by natural convection have significant effects on the heat transfer process and the results reveal an increase in the Nusselt number values as Ra increases.
The experimental setup consists of an annulus which has a radius ratio of 0.555 and inner cylinder with a heated length 1.2m subjected to a constant heat flux while the outer cylinder is subjected to the ambient temperature.
The investigation covers Reynolds number range from 154 to 724, heat flux varied from 93 W/m2 to 857 W/m2, and annulus angles of inclinations α = 0° (horizontal), α = 20°, 60° (inclined aiding flow), α = -20,-60 (inclined opposing flow) and α = 90° (vertical).
The experimental results show an increase in the local Nusselt number values as the heat flux increases and as the angle of the inclination moves from the positive angles (inclined aiding flow) to the horizontal position and from the negative angles (inclined opposing flow) to the horizontal position.
The experimental results show that the local Nusselt number values of the aiding flow are higher than that of the opposing flow at the same Reynolds number and heat flux.
American Psychological Association (APA)
Husayn, Ihsan Y.& al-Safi, Muhammad Abd al-Rauf Nimah. 2010. Developing laminar mixed convection heat transfer through concentric annuli. Journal of Engineering،Vol. 16, no. 3, pp.5644-5663.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-288249
Modern Language Association (MLA)
Husayn, Ihsan Y.& al-Safi, Muhammad Abd al-Rauf Nimah. Developing laminar mixed convection heat transfer through concentric annuli. Journal of Engineering Vol. 16, no. 3 (Sep. 2010), pp.5644-5663.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-288249
American Medical Association (AMA)
Husayn, Ihsan Y.& al-Safi, Muhammad Abd al-Rauf Nimah. Developing laminar mixed convection heat transfer through concentric annuli. Journal of Engineering. 2010. Vol. 16, no. 3, pp.5644-5663.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-288249
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes appendices : p. 5658-5663
Record ID
BIM-288249
