Search results: Found 4

 Listing 1 - 4 of 4 Sort by Relevance Year-Descending Year-Ascending

Article
OPEN CIRCUIT HEAT EXCHANGER DYNAMICS DURING FLOW REDUCTION TRANSIENT IN THEIR SECONDARY LOOPS

Author: Akram. W. Ezzat
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2011 Volume: 17 Issue: 6 Pages: 1502-1516
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

An experimental and theoretical analysis was conducted for simulation of open circuit cross flow heat exchanger dynamics during flow reduction transient in their secondary loops. Finite difference mathematical model was prepared to cover the heat transfer mechanism between the hot water in the primary circuit and the cold water in the secondary circuit during transient course. This model takes under consideration the effect of water heat up in the secondary circuit due to step reduction of its flow on the physical and thermal properties linked to the parameters that are used for calculation of heat transfer coefficients on both sides of their tubes. Computer program was prepared for calculation purposes which cover all the variables that affect such type of transient mechanisms. The effect of the power density in the primary circuit and the water flow reduction percentage on the average temperature build up of the water in the primary circuit was investigated. The elapsed time required for the primary circuit average temperature to reach a steady state value was also calculated. These calculations were supported with experimental measurements conducted on a standard cross flow heat exchanger apparatus. The experimental results were compared with the theoretical results for certain power density value at different flow reduction percentages which show a reliable agreement. This relative agreement was necessary to consider the mathematical model with certain assurance for calculating transient parameters for higher power densities that are out of apparatus ranges. The results proved that water average temperature build up in the primary circuit has sharp tendency when the percentage of flow reduction in the secondary circuit reach 25% of its nominal values

تم أجراء تحليل عملي ونظري لمحاكاة ديناميكية المبادل الحراري من نوع الجريان المتقاطع أثناء الحالات غير المستقرة لنقصان جريان المبرد في دوراتها الثانوية. حيث تم أعداد موديل رياضي مبني على الفروقات المحددة لتغطية ميكانيكية عملية التبادل الحراري ما بين الماء الحار في الدورة الأساسية والماء البارد في الدورة الثانوية. أخذ الموديل بنظر الأعتبار تأثير زيادة تسخين الماء في الدورة الثانوية بسبب النقصان الدرجي لجريانه على الخصائص الفيزياوية والحرارية ذات العلاقة بالحدود المستخدمة في أحتساب معاملات التبادل الحراري على جانبي أنابيب المبادل الحراري. تم أعداد برنامج حسابي على الحاسوب الذي يغطي جميع العوامل المؤثرة لمثل هكذا نوع من ميكانيكية الحالات غير المستقرة. تم بحث تأثير كثافة الطاقة في الدورة الأساسية والنسبة المئوية لنقصان معدل جريان المبرد في الدورة الثانوية على زيادة معدل درجة حرارة الماء في الدورة الأساسية. تم كذلك حساب الزمن المستغرق لوصول معدل درجة حرارة الماء في الدورة الأساسية الى قيم مستقرة. هذه الحسابات تم تدعيمها بقياسات عملية تم اجرائها على جهلز مختبري لمبادل حراري من نوع الجريان المتقاطع. تم أجراء مقارنة بين الحسابات العملية والنظرية لكثافة طاقة معينة لنسب أنخفاض في معدلات جريان مختلفة وكانت نتائج المقارنة مقبولة. هذا التطابق النسبي كان ضروريا لأعتماد الموديل والبرنامج الرياضي في أحتساب النتائج لقيم كثافات طاقة أعلى من حدود تحمل الجهاز. النتائج برهنت أن زيادة معدل درجة حرارة الماء في الدورة الأساسية تأخذ ميلا حادا عند وصول قيم النسب المئوية لأنخفاض معدل الجريان الى 25% من قيمها الطبيعية.

Keywords

Article
Water Flow Visualization And Velocity Measurement Using Hydrogen Bubble Generation Technique In Low Speed Open Channel
مشاهدة وقياس سرع جريان الماء باستخدام تقنية توليد فقاعات الهيدروجين في قناة مفتوحة ذات سرع واطئة

Authors: Akram W. Ezzat --- Taif M. Mansoor
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2012 Volume: 18 Issue: 7 Pages: 844-858
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

Visualization of water flow around different bluff bodies at different Reynolds number ranging (1505 - 2492) was realized by designing and building a test rig which contains an open channel capable to ensure water velocity range (4-8cm/s) in this channel. Hydrogen bubbles generated from the ionized water using DC power supply are visualized by a light source and photographed by a digital camera. Flow pattern around a circular disk of (3.6cm) diameter and (3mm) thickness, a sphere of (3.8cm) diameter and a cylinder of (3.2cm) diameter and (10cm) length are studied qualitatively. Parameters of the vortex ring generated in the wake region of the disk and the separation angle of water stream lines from the surface of the sphere are plotted versus Reynolds number. Proper empirical formulas are investigated to describe the behavior of vortex ring parameters and separation angle versus Reynolds number. Vortex growth history in the wake region of the cylinder is identified by analyzing the photographs extracted from the digital camera used for photography purposes. Water velocity measurement in the upstream region and near the edge of the disk is conducted at different Reynolds number by measuring the length of Hydrogen bubble pulse streaks generated in the upstream region of the disk using electronic pulse generator circuit. Special electronic circuit is designed and fabricated to cut off the applied DC voltage. The calibration of the designed pulse generator is conducted using the proper oscilloscope device. The pictures extracted from the digital camera are used for analyzing the generated Hydrogen pulses.

تم مشاهدة جريان الماء حول اجسام مختلفة لقيم رينولدز تتراوح (۱٥٠٥-۲٤٩۲) من خلال تصميم و تصنيع منظومة تحتوي على قناة مفتوحة تضمن سرع ماء تتراوح (٤-٨سم/ثانية) في هذه القناة. تمت مشاهدة فقاعات الهيدروجين المتولدة من الماء المؤين بواسطة مجهز قدرة للتيار المستمر من خلال اضائتها بمصدر ضوئي وتصويرها عن طريق كاميرا رقمية . تمت الدراسة النوعية لنمط الجريان حول قرص دائري بقطر (٦,٣سم) سمك (٣ملم) و كرة بقطر (٨,٣سم) و اسطوانة بقطر(٢,٣سم)وبطول (١٠سم).تم رسم علاقة لمحددات حلقة الدوامة المتولدة في المنطقة الخلفية للقرص و زاوية انفصال خطوط جريان الماء من سطح الكرة مع رقم رينولدز. تم ايجاد معادلات تجريبية لتوضيح تصرف هذه المحددات و زاوية الانفصال مع رقم رينولدز. تم تعريف التسلسل الزمني لنمو الدوامة في المنطقة الخلفية للاسطوانة من خلال تحليل الصور من الكاميرا الرقمية المستخدمة لاغراض التصوير. تم اجراء قياس سرعة الماء في المنطقة الامامية و المنطقة القريبة من حافة القرص الدائري عند قيم رينولدز مختلفة من خلال قياس طول شرائح فقاعات الهيدروجين المتولدة بشكل نبضي باستخدام دائرة توليد النبضات الالكتروني. تم تصميم و تصنيع دائرة توليد النبضات الالكترونية لغرض تقطيع الفولتية المجهزة و معايرة هذه الدائرة باستخدام جهاز (اوسكلسكوب) . تم استخدام الصور المستخلصة من الكاميرا الرقمية لغرض تحليل نبضات الهيدروجين المتولدة.

Keywords

Article
Investigation of Optimum Heat Flux Profile Based on the Boiling Safety Factor
دراسة شكل الفيض الحراري الأمثل المبني على أساس معامل الامان للغليان

Authors: Akram W. Ezzat اكرم وهبي عزت --- Sajida Lafta Ghashim ساجدة لفته غشيم
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2019 Volume: 25 Issue: 4 Pages: 139-154
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

An experimental study is conducted to investigate the effect of heat flux distribution on the boiling safety factor of its cooling channel. The water is allowed to flow in a horizontal circular pipe whose outlet surface is subjected to different heat flux profiles. Four types of heat flux distribution profiles are used during experiments: (constant distribution profile, type a, triangle distribution profile with its maximum in channel center, type b, triangle distribution profile with its maximum in the channel inlet, type c, and triangle distribution profile with its maximum in the channel outlet, type d). The study is conducted using heat sources of (1000 and 2665W), water flow rates of (5, 7 and 9 lit/min). The water temperature at cooling channel inlet is kept constant at (25°C). Copper test section of (0.6 m) length (0.025m) inner diameter is used during the experiments. The electrical heater used for water heating is wrapped around the copper pipe covering (50 cm) of its length. Calibrated thermocouples are distributed along pipe surface at distances (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 m) from pipe inlet to measure pipe surface temperature. The results shows that the heat source with heat flux profile of type (c) is the most reliable one from thermo-hydraulic safety point of view for both types of heat sources, as it ensures a maximum boiling safety factor (K) of (1.6, 1.7, 2) at water flow rates of (5, 7 and 9 lit/min) respectively based on maximum heat capacity of (2665 w), while the heat source with heat flux profile of type (d) which posses minimum boiling safety factors of (1, 1.2, 1.3) at water flow rates of (5, 7 and 9 lit/min) respectively based on same heat capacity value is the worst one from same point of view.

تم اجراء دراسة عملية لتأثير شكل الفيض الحراري على معامل الأمان للغليان لقناة التبريد الخاص بها. تم أمرار الماء خلال انبوب افقي تحت تاثير اشكال الفيض الحراري المختلفة. تم اختيار اربع أنواع لتوزيع الفيض الحراري في التجارب: ( شكل a منتظم ، شكل b مثلث يكون تمركز القمة في منتصف القناة ، شكل c مثلث يكون تمركز القمة في بداية القناة و شكل d مثلث يكون تمركز القمة في نهاية القناة). تم أعتماد قيم قدرة حرارية (1000, 2665) واط, كمية الماء المتدفق (5 9,7, ) لتر/ دقيقة. تم تثبيت درجة حرارة الماء عند دخول القناة في 25 درجة مئوية. تم أستخدام أنبوب نحاسي بأبعاد 0.6 م طول و0.025 م قطر أثناء التجارب. تم لف المسخن الكهربائي على السطح الخارجي للأنبوب النحاسي أبتدا من مسافة (5سم) الى مسافة (55سم). تم قياس درجة حرارة السطح على طول الانبوب في خمس مناطق على بعد ( 0.1, 0.2, 0.3 , 0.4 , 0.5) م من مدخل الانبوب. بينت الدراسة ان شكل توزيع الفيض الحراري نوع c هي الأكثر أعتمادية من وجهة نظر السلامة ذات العلاقة بالخصائص الثرموهيدروليكية لنوعي المصدر الحراري لكونها تحقق أعلى قيم لمعامل السلامة للغليان على طول القناة (1.6 1.7، 2) عند معدلات جريان (5,7 , 9) لتر/ دقيقة بالتتابع, بينما النوع d والذي يمتلك أوطا قيم لمعامل السلامة للغليان على طول القناة (1,1.2,1.3) عند معدلات جريان (5,7 , 9) لتر/ دقيقة بالتتابع ولنفس نوعي المصدر هي الأسوء من نفس وجهة النظر.

Keywords

Article
Effect of Air Bubbles on Heat Transfer Coefficient in Turbulent Convection Flow
تاثير فقاعات الهواء على معامل انتقال الحرارة في جريان الحمل المضطرب

Authors: Sajida Lafta Ghashim ساجدة لفته غشيم --- Najdat N. Abdullah نجدت نشات عبد الله --- Akram W. Ezzat اكرم وهبي عزت
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2017 Volume: 23 Issue: 1 Pages: 8-28
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

Experimental and numerical studies have been conducted for the effect of injected air bubbles on the heat transfer coefficient through the water flow in a vertical pipe under the influence of uniform heat flux. The investigated parameters were water flow rate of (10, 14 and 18) lit/min, air flow rate of (1.5, 3 and 4) lit/min for subjected heat fluxes of (27264, 36316 and 45398) W/m2. The energy, momentum and continuity equations were solved numerically to describe the motion of flow. Turbulence models k-ε was implemented. The mathematical model is using a CFD code Fluent (Ansys15). The water was used as continuous phase while the air was represented as dispersed phase. The experimental work includes design, build and instrument a test rig for that purpose. A circular vertical copper pipe test section of (length=0.7m, diameter= 0.05m, thickness= 1.5mm) is designed and constructed, heated by an electrical heater fixed on its outer surface. Water temperature at inlet is kept constant at (32°C). Water inlet and outlet temperatures, as well as radial temperature distribution within the pipe at seven sections along it between pipe surface and its center are measured. The results revealed that the secondary flow created by air bubbles have significant effects on heat transfer enhancement and temperature profile. It is observed, that averaged Nusselt number enhancement for low heat flux of 27264 W/m2 and 4 lit/min air bubbles was 33.3 % and 23% in numerical and experimental, respectively.

اجريت دراسة عملية ونظرية حول تاثير حقن فقاعات الهواء على معامل انتقال الحرارة خلال جريان الماء في انبوب عمودي تحت تاثير الفيض الحراري المنتظم . والمتغيرات المدروسة كانت قيم معدل تدفق الماء (10 18,14, ) لتر/ دقيقة ، وقيم معدل تدفق الهواء (1.5 ,34,) لتر/ دقيقة لفيض حراري مقداره ( 27264, 36316 ,45398 ) واط/ مترمربع .حلت معادلات الزخم والاستمرارية والطاقة عدديا باستخدام البرنامج الجاهز فلونت (انسس 15) لوصف حركة الجريان بالاضافة الى معادلات نموذج الاضطراب. تم بناء منظومة في الجانب العملي تتكون من مجموعة من الاجزاء من ضمنها مقطع الاختبار وهو عبارة عن انبوب عمودي دائري مصنوع من النحاس ومسخنة بواسطة مسخن كهربائي على السطح الخارجي . ابعاد الاسطوانة النحاسية كانت طول 70 سم وقطر 5 سم وسمك 1.5 ملم . تم استخدام الماء بدرجة حرارة دخول ثابتة 32 درجة مئوية . تم قياس درجة حرارة الماء في الدخول والخروج بالاضافة الى قياس درجات الحرارة على طول الانبوب في سبع مقاطع موزعة بين مركز الاسطوانة والى الجدار. اظهرت النتائج ان وجود فقاعات الهواء تسبب جريان ثانوي داخل مقطع الاختبار له تاثيرعلى تحسين معامل انتقال الحرارة وتوزيع درجات الحرارة. اظهرت النتائج النظرية والعملية انه عند استخدام فيض حراري منخفض 27264 W/m2 ومعدل تدفق الهواء 4 لتر/ دقيقة تحسن معدل Nusselt number بمقدار 33.3% و23% على التوالي.

Keywords
 Listing 1 - 4 of 4 Sort by Relevance Year-Descending Year-Ascending

Resource type

article (4)

Language

English (3)

Year
 From To

2019 (1)

2017 (1)

2012 (1)

2011 (1)