Kalın cidarlı borularda taşınım sınır şartı ile geçici rejim birleşik ısı transferi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi KALIN CİDARLI BORULARDA TAŞINIM SINIR ŞARTI İLE GEÇİCİ REJİM BİRLEŞİK ISI TRANSFERİ Ali ATEŞ Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Şefik BİLİR 1998, 120 Sayfa Jüri: Prof. Dr. Ö.Ercan AT AER Doç. Dr. Haşmet TÜRKOĞLU Doç. Dr. Şefik BİLİR Borularda laminer akış ısıl gelişme bölgesi geçici rejim birleşik ısı transferi, iki boyutlu cidar ve eksenel akışkan iletimi gözönüne alınarak incelenmiştir. Problem, kaim cidarlı ve iki bölgeli, üst akış bölgesi yalıtılmış ve başlangıçta eşit sıcaklıklı olan bir boruda, hidrodinamik olarak gelişmiş akış için, alt akış bölgesinde çevre akışkanı sıcaklığındaki ani değişme şartı ile ele alınmıştır. Problem sonlu farklar yöntemi ile sayısal olarak çözülmüş ve akışkan tarafı diferansiyel denklemi bir kesin çözüm profili ile ayrıklaştırılmıştır. Problemi tanımlayan beş boyutsuz parametrenin, Peclet sayısı, Biot sayısı, cidar kalınlık oranı, cidar-akışkan ısı iletkenlik katsayısı oram ve cidar-akışkan ısıl yayılım katsayısı oram, ısı transferi karakteristikleri üzerindeki etkilerini belirleyebilmek için parametrik bir çalışma yapılmıştır. Sonuçların parametre değerlerine büyük ölçüde bağlı olduğu ve özellikle cidar kalınlık oram ve Peclet sayısının en etkili parametreler olduğu, cidar ve akışkan eksenel iletimi nedeniyle üst akış bölgesine doğru önemli miktarda ısı transfer edildiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler : Borularda laminer akış ısı transferi, birleşik ısı transferi, geçici rejimde ısı transferi.

ABSTRACT PhD Thesis TRANSIENT CONJUGATED HEAT TRANSFER IN THICK WALLED PIPES WITH CONVECTTVE BOUNDARY CONDITIONS Ali ATEŞ Selçuk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Şefik BİLİR 1998, 120 pages Jury : Prof. Dr. Ö. Ercan ATAER Assoc. Prof. Dr. Haşmet TÜRKOGLU Assoc. Prof. Dr. Şefik BİLİR Transient conjugated heat transfer in thermally developing laminar pipe flow is analysed involving two-dimensional wall and fluid axial conduction. A thick walled two-regional pipe is considered which is initially isothermal and the upstream region is insulated, and the problem is handled for hydrodynamically developed flow with a sudden change in the ambient temperature of the downstream region. The problem is solved numerically by a finite-difference method and the fluid side differential equation is discretized by using an exact profile. A parametric study is done to analyse the effects of five defining parameters on heat transfer characteristics namely, the Peclet number, the Biot number, wall thickness ratio, wall-to-fluid conductivity ratio and wall-to-fluid thermal diflusivity ratio. The results are found to be sensitive to the parameter values and wall thickness ratio and Peclet number are more effective parameters. Considerable amount of heat is transferred through the upstream side due to the wall and fluid axial conduction. Key Words : Laminar flow heat transfer in pipes, conjugated heat transfer, transient heat transfer. 11