Experimental study of power increase transient in heat generation systems simulated by immersed heat source

Other Title(s)

دراسة تجريبية للحالة العابرة لزيادة الطاقة في أنظمة التوليد الحرارية من خلال تمثيله بمصدر حراري مغمور

Joint Authors

Izzat, Akram Wahbi Ahmad
Abd al-Husayn, Sarmad Aziz

Source

Journal of Engineering

Issue

Vol. 19, Issue 5 (31 May. 2013), pp.583-596, 14 p.

Publisher

University of Baghdad College of Engineering

Publication Date

2013-05-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

14

Main Subjects

Physics

Abstract AR

تم إجراء بحث نظري و تجريبي للعناصر الاستدلالية على انتقال الحرارة العابرة لمصدر حراري ثابت الفيض خاضع لجريان الماء نحو الأسفل في قناة مغلقة.

تم زيادة الطاقة العابرة من خلال زيادة درجية في الفيض الحراري للمصدر.

البحث النظري تضمن نموذج رياضي لتجويف حلقي عمودي متناظر محوريا يكون فيه جريان الماء فيه طباقي متطور.

الشروط الحدية لهذه الدراسة كانت تعتمد على أساس جدار خارجي معزول حراريا في حين يتعرض الجدار الداخلي لتدفق حراري ثابت.

تم اشتقاق معادلة التوازن الحراري و الكتلي لعنصر محدد داخل مجرى الجريان و ذلك باستخدام طريقة لابلاس لتحديد التباين في درجة حرارة الماء.

شمل البحث العملي مجموعة من التجارب التي أجريت للبحث في قيم درجة حرارة السطح على طول المصدر الحراري لزيادة طاقة عابرة بنسبة مئوية (5%, 10%, 15% و 20%) من القيمة الفعلية خلال و بعد الوصول إلى حالة الاستقرار.

كذلك تضمن البحث العلمي حساب عامل الأمان للغليان من خلال التنبؤ بقيمته و مقارنته مع القيم التي تم الحصول عليها من الجانب النظري.

المقارنة جيدة بين النتائج العملية و النظرية فقد تبين أن الزمن اللازم درجة حرارة سطح المصدر الحراري لوصول إلى الحالة المستقرة هي أٌقل من تلك اللازمة لوصول درجة حرارة الماء إلى حالة الاستقرار, و تم وضع معادلات مناسبة لكل منهما.

تم التنبؤ بقيمة التدفق الحراري الحرج و وضع معادلات خاصة بذلك و مقارنته مع العلاقات الرياضية الخاصة بالأبحاث السابقة ضد الفرق في درجة الحرارة الدخول و الخروج و كذلك التدفق الكتلي للماء.

أظهرت نتائج المقارنة مطابقة مقبولة تم وضع استنتاجات ذات علاقة بالخطوات اللازمة للتقليل من آثار أزمة الغليان استنادا إلى النتائج النظرية و العملية المتعلقة بتحديد الأوقات اللازمة للوصول إلى الحالات المستقرة بعد كل حالة عابرة.

Abstract EN

Theoretical and experimental investigations of the transient heat transfer parameters of constant heat flux source subjected to water flowing in the downward direction in closed channel are conducted.

The power increase transient is ensured by step change increase in the heat source power.

The theoretical investigation involved a mathematical modeling for axially symmetric, simultaneously developing laminar water flow in a vertical annulus.

The mathematical model is based on one dimensional downward flow.

The boundary conditions of the studied case are based on adiabatic outer wall, while the inner wall is subjected to a constant heat flux.

The heat & mass balance equation derived for specified element of bulk water within the annulus and solved by using Laplace method to determine the variation of bulk water temperature.

The experimental investigation included a set of experiments carried out to investigate the temperature variation along the heat source for power increase transient of (5 %, 10 %, 15 % and 20%) of its nominal value during and after reaching the steady state condition.

Estimation of the boiling safety factor is predicted and compared with the theoretical values.

Reliable agreement between experimental and theoretical approaches is reached.

The later showed that the elapsed time required for the clad surface temperature to reach its steady state values after each transient is less than that related to bulk water temperature.

New correlation for prediction of critical heat flux, CHF based on inlet water temperature and water mass flux are investigated and compared with CHF correlations obtained from previous researches.

Specific recommendations concerned with preventive measured required to eliminate the effect of boiling crisis are concluded based on theoretical and experimental results related to transients setting times obtained from each case study.

American Psychological Association (APA)

Izzat, Akram Wahbi Ahmad& Abd al-Husayn, Sarmad Aziz. 2013. Experimental study of power increase transient in heat generation systems simulated by immersed heat source. Journal of Engineering،Vol. 19, no. 5, pp.583-596.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-336029

Modern Language Association (MLA)

Izzat, Akram Wahbi Ahmad& Abd al-Husayn, Sarmad Aziz. Experimental study of power increase transient in heat generation systems simulated by immersed heat source. Journal of Engineering Vol. 19, no. 5 (May 2013), pp.583-596.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-336029

American Medical Association (AMA)

Izzat, Akram Wahbi Ahmad& Abd al-Husayn, Sarmad Aziz. Experimental study of power increase transient in heat generation systems simulated by immersed heat source. Journal of Engineering. 2013. Vol. 19, no. 5, pp.583-596.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-336029

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 596

Record ID

BIM-336029