İçinde ısı üretimi olan ve ısıl dengede olmayan gözenekli bir kanalda taşınımla ısı geçişi ve akışın incelenmesi

Abstract

İÇİNDE ISI ÜRETİMİ OLAN VE ISIL DENGEDE OLMAYAN GÖZENEKLİ BİR KANALDA TAŞINILMA ISI GEÇİŞİ VE AKIŞIN İNCELENMESİ ÖZET Bu çalışmada, çeşitli sınır şartlarında, içinde ısı üretimi olan ve olmayan gözenekli bir kanalda, zorlanmış taşınımla, tam gelişmiş akış ve ısı geçişi incelenmiştir. Bunun için, ısıl dengede olmayan gözenekli bir kanal ele alınmış doğal taşınım ve ışınım ihmal edilerek, hız ve sıcaklık profilleri için analitik çözümler elde edilmiştir. Analitik çözümler, ısı transferi için fazlar arası ısıl dengesizlik modeli ve akışkan akışı için Darcy-Brinkman modeline bağlı olarak bulunmuştur. Isıl dengede olmayan katı ve akışkan fazlan için enerji denklemleri ayrı ayrı çözülmüştür. Problemin daha iyi anlaşılması amacıyla öncelikle ısı üretimi olmayan gözenekli kanalda problem çözülmüş, sonrasında aynı sınır koşullarında, içinde ısı üretimi olan kanalda problem ele alınmıştır. Geliştirilen bu yeni problem, farklı sınır koşulan için de ayrı ayrı çözülmüş ve alınan tüm durumlar için sıcaklığın, Ortalama Nusselt sayısının ve hızın, Darcy sayısına (Da), Biot sayısına (D), gözenekliliğe (e) ve ısıl iletkenlik oranı (C)'ye olan bağlılıklan aynntıh olarak incelenmiştir. Sonuçta, fazlar arası ısıl dengenin her zaman kabul edilemeyeceği, katı ve akışkan fazları arasındaki sıcaklık farkı çok büyük olduğunda bu farkın ihmal edilemeyeceği, ısıl bakımdan her iki faz arasında dengesizlik olduğu durumlar bu çalışmada belirlenmiştir.Bu çalışmada katı ve sıvı fazlara ait iki ayrı enerji denklemi kullanmanın gerekli olduğu haller incelenmiştir.

THERMAL NON-EQUILIBRIUM FORCED COVECTION IN A POROUS CHANNEL WITH INTERNAL HEAT SOURCE SUMMARY Forced convective heat transfer and laminar fully developed flow through a channel with a porous medium are investigated using non-equilibrium thermal model in this study. Different forms of boundary conditions are analyzed. The aim of this study is to investigate the steady state forced convection in a porous channel using a thermal non-equilibrium model for the heat transfer between the fluid and solid phases. The governing equations are solved analytically for fluid and solid phase. The analytical solutions are based on the modified Darcy model for fluid flow. Firstly the problem is solved for porous channel without heat source. Secondly, the problem in the existence of the heat generation is solved for different forms of boundary conditions. The effects of pertinent parameters such as Darcy number, Nusselt number, thermal conductivity ratio and Biot number on the average Nusselt number, velocity profile and temperature profiles are analyzed for all considered cases.