research centers


Search results: Found 2

Listing 1 - 2 of 2
Sort by

Article
Parametric Study Of Laminar Free Convection In Horizontal Annulus With And Without Fins On The Inner Cylinder

Authors: Jasim Mohammed Mehdi --- Saad M. Saleh
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2010 Volume: 16 Issue: 2 Pages: 5199-5213
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

An experimental and numerical study has been carried out to investigate the heat transfer by natural convection in air-filled annulus between two horizontal isothermal concentric cylinders with and without annular fins under steady state conditions; the inner cylinder surface is maintained at a higher temperature and the outer cylinder surface at a lower one.In the experimental study, the annulus inner surface is maintained at high temperature by applying uniform heat flux to the inner cylinder while the annulus outer surface is subjected to ambient temperature and maintained at low temperature. The experiments were curried out at a range of Rayleigh number (1.81×103 – 4.03×104) for case without fins and (1.08×103 – 2.94×104) for case with fins, at different diameter ratios (η = 2.0, 2.6 and 3.0). The results showed that: (1) increasing the diameter ratio(η) strongly increases the heat transfer rate, (2) increasing Rayleigh number increases the heat transfer rate for any η and (3) attaching annular fins to the inner cylinder surface of (No. of fins/cm) of 1.25 and (fin height/gap width) of 0.143, 0.186 and 0.286 reduced the mean Nusselt number ( ) within (16.3 - 29.7) percent of that for the case without fins at the same Rayleigh number. In the numerical study, only the case without fins was investigated. The buoyancy driven fluid flow resulting from the temperature difference between the cylinders, is assumed to be steady, laminar, two dimensional and symmetric about the vertical center-line. Only half of the domain needs to be modeled from symmetry considerations. Navier-Stokes and energy equations are expressed in vorticity-stream function form and discretized via finite difference method. The Rayleigh number (based on gap width) varied from l02 to l05 with the influence of diameter ratio obtained near a Rayleigh number of 104. Results for the local and mean Nusselt number, the contour maps of the streamlines and isotherms are presented, to show some of the flow and heat transfer characteristics. The results numerically obtained showed a good agreement with the present experimental data.

أجريتْ دراسة عملية ونظرية لاستقصاء انتقال الحرارة بالحمل الطبيعي خلال فجوة حلقية مملؤة هواء تقع بين اسطوانتين أفقيتين متحدتي المركز بثبوت درجة حرارة السطحين الداخلي و الخارجي للفجوة و بوجود و عدم وجود زعانف حلقية، تحت شروط حالة الاستقرار، وأن تكون الاسطوانة الداخلية ذات درجة حرارة أعلى من الخارجية.في الدراسة العملية تم حفظ السطح الداخلي للفجوة بدرجة حرارة أعلى عن طريق تسليط فيض حراري منتظم على السطح الداخلي للاسطوانة الداخلية فيما حفظ السطح الخارجي للفجوة بدرجة حرارة أقل بتعريض الاسطوانة الخارجية الى درجة حرارة الجو. أجريت التجارب ضمن مدى لعدد رالي تراوح بين (1.81×3^10 – 4.03×4^10) للحالة بدون زعانف، و(1.08×3^10 – 2.94×4^10) للحالة بوجود زعانف،و عند نسبة أقطار2.0, 2.6 , 3.0)). أظهرت النتائج بان زيادة نسبة الاقطار تزيد من معدل انتقال الحرارة بين الاسطوانتين، كذلك إنَّ الزيادة في عدد رالي تؤدي الى زيادة معدل انتقال الحرارة لاي نسبة أقطار، و إن اضافة زعانف حلقية الى الاسطوانة الداخلية بشكل تكميلي بمعدل 1.25 زعنفة لكل سنتمتر واحد و بنسبة (ارتفاع الزعنفة/ سمك الفجوة) 0.143, 0.186 , 0.286 يقلل من رقم نسلت المعدل بحوالي (16.3% - 29.7%) مقارنة بالحالة بدون زعانف و لرقم رالي نفسه. تناولت الدراسة النظرية حل مسألة انتقال الحرارة بالحمل الحر خلال فجوة حلقية أفقية و للحالة بدون زعانف فقط ، إذ تم افتراض جريان المائع الناشيء عن قوى الطفو و نتيجة للفارق في درجة حرارة الاسطوانتين، هو جريان مستقر، طباقي ، ثنائي البعد و متناظر حول الخط المستقيم الشاقولي المار بالمركز. و نتيجة لاعتبارات التناظر فقط نصف واحد من نصفي الفجوة أخضع للدراسة. تم تمثيل معدلات نافير-ستوكس بالاضافة الى معادلة الطاقة بصيغة الدوامية- دالة الجريان و من ثم فُكت باستخدام طريقة الفروقات المحددة. و قد تم الحصول على نتائج مُثلت بمخططات دالة الجريان وخطوط تساوي درجة الحرارة، وتوزيع عدد نسلت الموضعي و المعدل خلال الفجوة ولأعداد رالي تتراوح بين 2^10 الى 5^10 و نسب قطر خارجي إلى قطر داخلي2.0, 2.6 , 3.0)) . بينت النتائج التأثير المهم للمتغيرات(رقم رالي و نسبة الاقطار)على عملية انتقال الحرارة خلال الفجوة و قد أظهرت النتائج المستحصلة عددياً توافقاً جيداً مع النتائج العملية.


Article
Natural Convection Heat Transfer in Horizontal Concentric Annulus between Outer Cylinder and Inner Flat Tube
انتقال الحرارة بالحمل الحر في أنبوب حلقي أفقي متحد المركز بيناسطوانة خارجية وأنبوب مسطح داخلي

Loading...
Loading...
Abstract

Natural convection heat transfer in two-dimensional region formed by constant heat flux horizontal flat tube concentrically located in cooled horizontal cylinder studied numerically. The model solved using the FLUENT CFD package. The numerical simulations covered a range of hydraulic radius ratio (5, 7.5, and 10) at orientation angles from (0o up to 90o).
The results showed that the average Nusselt number increases with hydraulic radius ratio, orientation angles and Rayleigh number. As well as enhancement ratio for Nusselt number at orientation angle 90o and hydraulic radius ratio 7.5 equal 24.87%. Both the fluid flow and heat transfer characteristics for different cases are illustrated velocity vectors and temperature contours that obtained from the CFD code. The results for the average Nusselt numbers are compared with previous works and show good agreement.

تضمن البحث دراسة عددية لانتقال الحرارة بالحمل الحر في منطقة ثنائية الأبعاد لأنبوب حلقي أفقي متحد المركز بين أنبوب مسطح عند فيض حراري ثابت داخل اسطوانة مبردة. تم حل النموذج الرياضي باستخدام برنامج معد خصيصا للحل العددي (FLUENT CFD package)، تناولت المحاكاة العددية مدى نسبة أنصاف الأقطار الهيدروليكية (5، 7.5، 10) عند زاويا توجية من °0 الى°90. بينت النتائج بأن متوسط عدد نسلت يزداد بزيادة كل من نسبة نصف القطر الهيدروليكي، زوايا توجيه الأنبوب المستوي وعدد رايلي، وجد أن أفضل نسبة تحسن لقيم عدد نسلت عند زاوية توجية °90 و نسبة أنصاف الأقطار الهيدروليكية (7.5) هي (24.87%). مثلت خصائص جريان المائع وانتقال الحرارة لحالات مختلفة بمخططات درجة الحرارة ومتجه السرعة. عند مقارنة نتائج البحث الحالي مع البحوث السابقة تم الحصول على توافق جيد.

Listing 1 - 2 of 2
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (2)


Language

Arabic and English (1)

English (1)


Year
From To Submit

2010 (2)