Laminer boru akışında hız dağılımının geçici rejim birleşik ısı transferine etkisi

Borularda laminer akış, geçici rejim birleşik ısı transferi, iki boyutlu cidar ve eksenel akışkan iletimi dikkate alınarak incelenmiştir. Problem, başlangıçta eşit sıcaklıktaki yarı sonsuz bir boruda, hem hidrodinamik olarak gelişmekte olan hem de gelişmiş akış için, çevre akışkanı sıcaklığındaki ani değişme şartı ile ele alınmış ve sonlu farklar yöntemi ile sayısal olarak çözülmüştür. Hız profilinin ısı transferi karakteristikleri üzerinde etkili olduğu gözlenmiş, sonuçlar boyutsuz yerel arayüzey ısı akısı, dış yüzey ve arayüzey sıcaklıkları, yığık sıcaklıklar, radyal yönde sıcaklık değişimi ve Nusselt sayıları cinsinden verilmiştir. Hız profilinin ısı transferi karakteristikleri üzerindeki etkilerini belirleyebilmek için, sonuçlar parabolik ve gelişmekte olan hız dağılımı için karşılaştırmalı olarak verilmiştir.

Effects of velocity distribution on transient conjugated heat transfer in laminar pipe flow

Transient conjugated heat transfer in laminar pipe flow is analysed involving two-dimensional wall and fluid axial conduction. The problem is solved numerically by a finite difference method for a semi-infinite pipe which is initially isothermal and both for hydrodynamically developing and developed flow with a sudden change in the ambient temperature. Heat transfer characteristics of the flow are found to be sensitive to the velocity profile. The results are given by non-dimensional interfacial heat flux values, the outer and inner wall temperatures, bulk temperatures, radial distributions of the fluid temperatures and Nusselt numbers. In order to illustrate the effects" of the velocity profile, the results for the developing flow and for the parabolic velocity profile are plotted as comparative.

___

1.Al-Nimr, M.A., Hader, M.A., 1994, Transient conjugated heat transfer in developing laminar pipe flow, J. Heat Trans.-T. ASME, 116, 234-236.
2.Bilir, Ş., 1992, Numerical solution of Graetz problem with axial conduction, Numer. Heat Transfer, 21, 493-500.
3.Bilir, Ş., 1995, Laminar flow heat transfer in pipes including two-dimensional wall and fluid axial conduction, Int. J. Heat Mass Trans., 38, 9,1619-1625.
4.Coney, J.E.R., El-Shaarawi, M.A.I., 1975, Finite difference analysis for laminar flow heat transfer in concentric annuli with simultaneously developing hydrodynamic and thermal boundary layers, Int. J. Numer Meth. Eng., 9, 17-38.
5.Dağtekin, L., Öztop, H.F., 2000, İç içe yerleştirilmiş borularda laminer akışta ısı transferinin incelenmesi, Turk J. Eng. Env. Sci., 24,193-202.
6.Darıcı, S., 2004, Kaim Cidarlı Borularda Eş Zamanlı Gelişen Laminer Akışta Geçici Rejim Birleşik Isı Transferi; Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
7.Heaton, H.S., Reynolds, W.C., Kays, W.M., 1964, Heat transfer in annular passages simultaneous development of velocity and temperature fields in laminar flow, Int. J. Heat Mass Trans., 7, 763-781.
8.Kakaç, S., Özgü, M.R., 1969, Analysis of laminar flow forced convection heat transfer in the entrance region of a circular pipe, Warme Stoffübertrag., 2, 4, 240-245.
9.Manohar, R., 1969, Analysis of laminar-flow heat transfer in the entrance region of circular tubes, Int. J.Heat Mass Trans., 12,15-22.
10.McMordie, R.K., Emery, A.F., 1967, A numerical solution for laminar-flow heat transfer in circular tubes with axial conduction and developing thermal and velocity fields, J. Heat Trans.-T. ASME, 89, 1,11-16.
11. Min, T., Gwon Chol, H., Yul Yoo, J., Choi, H., 1997, Laminar convective heat transfer of a bingham plastic in a circular pipe-II. numerical approach-hydrodynamically developing flow and simultaneously developing flow, Int. J. Heat Mass Trans., 40,15, 3689-3701.
12.Pagliarini, G., 1991, Conjugate heat transfer for simultaneously developing laminar flow in a circular tube, J. Heat Transf., 113, 763-766.
13.Patankar, S.V., 1980, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere Publishing Co., New York.
14.Schutte, D.J., Rahman, M.M., Faghri, A., 1992, Transient conjugate heat transfer in a thick-walled pipe with developing laminar flow, Numer. Heat Tr. A-Appl., 21,163-186.
15.Ulrichson, D.L., Schmitz, R.A., 1965, Laminar flow heat transfer in the entrance region of circular tubes, Int. J. Heat Mass Trans., 8, 253-258.