Heat transfer analysis of convective annular fins with a step change in thickness and variable thermal conductivity
Bu çalışmada, ısı iletim katsayısı değişken olan kademeli dairesel bir kanat içerisindeki sıcaklık dağılımını bulmak için Adomian ayrıştırma yöntemi kullanılmıştır. Sonsuz kuvvet serisi şeklinde bir analitik çözüm sağlayan Adomian ayrıştırma yöntemi, ısı iletim katsayısının değişken olması yüzünden doğrusal olmayan ısı yayınım denklemini çözmek için kullanışlı ve pratik bir yöntemdir. Kanat içindeki sıcaklık dağılımı; Biot sayısı, geometrik kanat parametreleri ve ısı iletim katsayısının değişimini tanımlayan ısı iletim parametresi ve kanat kalınlığındaki değişimi gösteren kalınlık parametresinin fonksiyonu olarak elde edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar kanat kalınlığının değiştiği noktada sıcaklık gradyeninde ani bir değişim olduğunu ve ısı iletim parametresinin sıcaklık profili ve ısı geçişi üzerinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir.
Değişken ısı iletim katsayılı kademeli dairesel kanatların ısıl analizi
The Adomian decomposition method has been used to determine the temperature distribution within annular fins with temperature-dependent thermal conductivity and a step reduction in thickness towards the fin tip. The method which provides an analytical solution in the form of an infinite power series is useful and practical for solving the resulting two nonlinear heat diffusion equations with nonlinear inhomogeneous boundary conditions. The fin temperature distribution has been obtained as a function of Biot number, geometrical fin parameters, thermal conductivity parameter describing the variation of the thermal conductivity, and thickness parameter which describes the variation of fin thickness. The results show that the temperature profile has an abrupt change in the temperature gradient where the step change in thickness occurs and thermal conductivity parameter has an important role on the temperature profile and the heat transfer rate.
___
- 1.Adomian, G., Solving Frontier Problems in Physics: The Decomposition Method, Kluwer Academic Publ.,1988.
- 2.Adomian, G., Nonlinear Stochastic System Theory and Applications to Physics, Kluwer Academic Publ., 1994.
- 3.Arslanturk, C., A Decomposition Method for Fin Efficiency of Convective Straight Fins with Temperature-Dependent Thermal Conductivity, International Communications in Heat and Mass Transfer, 32, 831-841, 2005a.
- 4.Arslanturk, C., Heat Transfer Analysis of Straight Fins with Variable Conductivity Using Adomian Decomposition Method, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 25, 1,32-38,2005b.
- 5.Aziz, A., Optimum Design of a Rectangular Fin with a Step Change in Cross-Sectional Area, International Communications in Heat and Mass Transfer, 21, 389-401, 1994.
- 6.Cherruault, Y., Convergence of Adomian's Method, Kybernets, 18,31-38, 1989.
- 7.Cherruault, Y., Saccomandi, G., and Some, B., New Results for Convergence of Adomian's Method Applied to Integral Equations, Mathematical and Computer Modelling, 16, 85-93. 1992.
- 8.Chiu, C.H., and Chen, C.K., A Decomposition Method for Solving the Convective Longitudinal Fins with Variable Thermal Conductivity, International Journal of Heat and Mass Transfer, 45,2067-2075, 2002a.
- 9.Chiu, C.H., and Chen, C.K., Application of the Decomposition Method to Thermal Stresses in Isotropic Circular Fins with Temperature-Dependent Thermal Conductivity, Ada Mechanica, 157, 147-158, 2002b.
- 10.Chiu, C.H., and Chen, C.K., Application of Adomian's Decomposition Procedure to the Analysis of Convective-Radiative Fins, Journal of Heat Transfer, 125,312-316,2003.
- 11.Hollands, K.G.T. and Stedman, B.A., Optimization of an Absorber Plate Fin Having a Step Change in Local Thickness, Solar Energy, 49,493-495,1992.
- 12.Kraus, D.A., Aziz, A., and Welty, J., Extended surface heat transfer, John Wiley, 2001.
- 13.Kundu, B. and Das, P.K., Performance Analysis and Optimization of Annular Fin with a Step Change in Thickness, Journal of Heat Transfer, 123, 601-604, 2001.
- 14.Razani, A., and Zohoor, H., Optimum Dimensions of Convective-Radiative Spines Using a Temperature Correlated Profile, Journal of the Franklin Institute, 328,471-486,1991.
- 15.Sohrabpour, S., Razani, A., Optimum Dimensions of Convective Fin with Temperature Dependent Thermal Parameters, Journal of Franklin Institute, 330, 37-49, 1993.
- 16.Sonn, A., and Bar-Cohen, A., Optimum Cylindrical Pin Fin, Journal of Heat Transfer, 103, 814-815, 1981.
- 17.Yeh, R.H. and Liaw, S.P., Optimum Configuration of a Fin for Boiling Heat Transfer, Journal of the Franklin Institute, 330,153-163,1993.
- 18.Yeh R.H., Optimum Designs of Longitudinal Fins, Canadian Journal of Chemical Engineering, 73, 181-189,1995.
- ISSN: 1300-3615
- Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
- Başlangıç: 1977
- Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ