Laminer akımlarla doğal dolanım etkisinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Zemini 68 °C'a ısıtılmış 2-5 m boyunda sac levhanın, cam duvarlarla çevrilmesi ile iki ucu açık bir kanal oluşturulmuş, sıcak yüzey ile soğuk yüzeyler arasındaki hava akımlarına olan ısı aktarımları ölçülmüştür. Dikdörtgen kesitli kanalın Ar geometri oranlan en/yükseklik=3, boy/ yükseklik 41.7'dir. Kanal içinde yalnız yüzeylerin sıcaklık farklarının oluşturduğu doğal akımlara olan doğal dolanımlı ısı aktarım katsayıları ile bir fanın oluşturduğu laminer akımlara doğal dolanımın birleşik etkisin den ortaya çıkan ısı aktarım katsayıları hesaplanmıştır. Bu deneyler yapılırken kanalın yatayla yaptığı açı 10°, 27°, 33° ve 40°'lere getirilmiştir. Aynı açıda fanla birleşik etkinin h ısı aktarım katsayıları fansız yalnız doğal dolanım h ısı aktarım katsayısından daima daha büyük çıkmış ve bu artış % 6 civarında olmuştur. Yalnız doğal dolanımlı h ısı aktarım katsaysı 10°'de 3.60 W/m2K (en küçük), 40°'de 8.97 W/m2K (en büyük) değerleri alırken zorlanmış akımlı koşullarda 10°'de 3.75 W/m2K (en küçük), 40°'de 9.48 W/m2K (en büyük) değerleri almıştır. Açı büyüdükçe h büyümüş fakat her açıda famn katkısı küçük kalmıştır. Kanal girişinde akımlar belli bir yörüngede seyrederken en erken 35 cm, engeç 45 cm'de yörünge kaybolmuştur. Bulunan h deneysellerden giderek laminer akımla doğal dolanımın birleşik etkisi için Num = f (Ra, Gz, 9, Re) = Nu^d + Nu^rj bir bağıntı bulun muştur ki burada Gj. = 0 yazıldığında yalnız doğal dolanımdan varılan Nudd değerlerine de geçilebilmektedir. Anahtar Kelimeler: Doğal dolanımla ısı aktarımı, zorlanmış akımın birleşik etkisi, hava, dikdörtgen kanallar, eğilme açısı.

11 ABSTRACT A 2.5 m long hot plate at 68 °C is covered with glass plates to provide a channel open at both ends and heat transfers to air currents flowing be tween hot and cold walls were measured. The geometrical ratios of this rectangular duct were width/height=3, length/height=41.7. In this duct heat transfer coefficients of natural convection only due to temperature differences and also heat transfer coefficients of combined convection from natural and laminer flows were calculated. During these experi ments the inclanation angle of channel with horizontal was also changed as a parameter to take the following values as 10°, 27°, 33° and 40°. At the same angle the heat transfer coefficient of combined effect was about 6 % higher than of natural convection alone. Heat transfer coefficients of natural convection alone were 3.60 W/ m2K) (min) at 10°, 8.97 W/(m2K) (max) at 40° but of combined effects were 3.75 W/(m2K) (min) at 10° and 9.48 W/(m2K) (max) at 40°. As the angle of inclanation imereased the effect of blower didn't change. At the eutrance of the channel the air currents started on a definit pattern but soon disappeared at least 35 cm, at most 45 cm later from the beginning. Depending on the experimental h coefficients a convenient correla tion as Num = f (Ra, Gz, 6, Re) = Nurjrj + Nuzd for combined effect was de rived so that by taking Gz = 0 the same correlation could give Nunc of natural convection alone. Key words: Heat transfer in natural convection, combined effect of forced convection, air, rectangular duct, inclanation angle.