Exact solutions for radiative heat transfer in box-shaped furnaces

Abstract

ÖZET KUTU BİÇİMİNDEKİ FIRINLARDA IŞINIM ISI AKTARIMI İÇİM TAM ÇÖZÜMLER AKŞAHİN, İlhan Yüksek Lisans Tezi, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Nevin Selçuk Şubat 1988, 152 Sayfa Siyah duvarlarla çevrilmiş kutu biçimindeki bir kapta bulunan tekdüze ısınım özelliklerine haiz, yutan, yayan, izotropik olarak saçınlayan bir ortam için ışınım ısı akısı ve kaynak terimi dağılımlarının duvar ve ortam sıcaklık dağılımları cinsinden tam ifadeleri çıkarılmıştır. Tam çözüm bilgisayar programının doğruluğu bir boyutlu bir problem üzerinde denenmiş ve doğru olduğu gösterilmiştir. Tam ifadeler daha önce pilot ölçekli bir fırından alınmış olan verilere dayalı bir problem için sayısal olarak çözülmüştür. Verilerin temel özelliği endüstriyel fırınlarda karşılaşılan koşulların tipik örneği olan yüksek sıcaklık değişimleridir. Bu veriler pratikte önem taşımaları ve bu tür veri için tam çözümlerin bulunmaması nedeni ile seçilmiştir. Tablolar halinde verilen tam çözüm sonuçlarının, gelecekte, üç boyutlu ışınım modellerinden elde edilecek yaklaşık sonuçların doğruluğunu denetlemek için bir standard çözüm olarak kullanılması amaçlanmıştır. Anahtar Sözcükler: Işınım ısı aktarımı, tam çözüm, fırınlar. -v-

ABSTRACT EXACT SOLUTIONS FOR RADIATIVE HEAT TRANSFER IN BOX-SHAPED FURNACES AKSAHİN, İlhan M.S. in Chemical Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Nevin Selçuk February 1988, 152 Pages Exact expressions for the distributions of the components of radiative flux density and the radiative energy source term in terms of wall and medium temperature distributions have been formulated for an absorbing, emitting, isotropically scattering medium of constant properties bounded by black walls of a box-shaped enclosure. The accuracy of the exact solution computer programme has been tested on a one- dimensional test problem and shown to have good accuracy. The exact expressions have then been solved numerically for an enclosure problem based on data reported previously on a large-scale experimental furnace. The principal feature of the data is highly non-uniform temperature distributions which are typical of the conditions encountered in industrial furnaces. These data have been chosen because of their practical importance and the nonavailability of exact solutions for such data. The resulting exact solutions have been given in tabular form and are intended to serve in the future as standards for testing -m-the accuracy of the approximate predictions produced using various three-dimensional radiation models. Key Words: Radiative heat transfer, exact solution, furnaces. -iv-