This study is to analyze the local convective heat transfer for a circular cylinder with annular fins. The relation between wall heat transfer and three-dimensional flow is investigated for different distances of annular fins. Depending on the fin spacing, the flow structure is strongly changed by the variation of horseshoe vortices. As the fin spacing increases, the heat transfer rate is maximized at a certain condition. This is clearly obtained as the Reynolds number increases, and it is closely related to the development of horseshoe vortices.
본 연구에서는 기존 유속계에 의한 측정이 어려운 점을 감안하여 나프탈렌 승 화법을 이용하여 열교환기 시스템의 한 모델인 원봉에 유한한 길이의 환상핀이 부착된 경우 환상핀과 원봉이 만나는 부분에서 와류들 특히 V2, V3등 구석와류가 물질전달을 증가시키는 구조에 대해 고찰한다. 이는 원봉 주위의 환상핀에 의한 대류 물질전달 에 영향을 줄수 있는 레이놀즈수, 환상핀의 크기에 따른 형상비, 그리고 경계층 두께, 배제 두께 등의 유동변수를 변화시켜 가며 물질전달률과의 관계를 규명하여 열교환기 설계의 기본자료를 제공한다. 또한 환상핀 사이의 원봉표면에 대한 전체물질전달률 을 측정하며, 환상핀에 인접한 곳에서 구석와류에 대한 환상핀의 끝 벽면 영향을 알아 보고 이를 근거로 하여 말굽와류의 3차원 박리 유동구조를 정성적으로 규명하고자 한 다.
본 연구에서는 많은 실질적인 시스템에서, 많은 양의 복합된 전도, 대류, 복 사의 열전달 현상이 동시에 일어나기 때문에 복합된 열전달 모드가 다같이 다루어져야 만 한다. Fig.1에서 보는 바와 같이 얇은 원형휜이 튜브 주위에 무수히 부착되어 있 으며, 휜과 튜브주위를 기체가 흐르고 있다. 휜과 휜, 휜과 튜브표면, 휜과 주위환 경, 튜브표면과 주위환경 사이에서 복사 열전달 상호교환이 충분히 다루어졌다. 전 도, 대류, 복사기 동시에 일어나는 열전달 방정식은 비선형 적분-미분 방정식(nonlin- ear integro-differential equation)으로 표현된다. 온도 분포도(temperature dist- ributions), 열전달량(heat transfer rates), 휜효율(fin efficiencies), 휜유효성(f- ineffectivenesses)등이 계산되어졌고, 무차원 형태로 도표에 결과들을 제시하였다.
The effects of an inserted coil on flow patterns and heat transport performance for a horizontal rotating heat pipe have been studied experimentally. Especially, the present study is to see an internally inserted helical coil inside a RHP would lead to the same kind of results as internal fins. Visualization test conducted for an acryl tube, charged water with at a volumetric rate of 20%. When the flow kept pool regime at a low RPM(less than 1,000 RPM), the movement of coil forced the water to flow in axial direction. But this pumping effect of coil disappeared, when the pool regime changed to annular one which could be created by increasing RPM. The pumping effects for RHP with an inserted coil resulted enhancement both in condensation heat transfer coefficient and heat transport limitation, as obtained in case of using internal fins. But all these effects became negligible in the range of higher RPM(above 1,000∼1,200) with the transition of flow regime to annular flow.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제8권1호
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pp.50-61
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2000
The effects of an inserted coil on flow . patterns and heat transfer performance for a horizontal rotating heat pipe have been studied experimentally. Especially, the present study is to see an internally inserted helical coil inside a RHP would lead to the same kind of results as internal fins. Visualization test conducted for an acryl tube, charged water with at a volumetric rate of 20%. When the flow kept pool regime at a low rpm(less than 1,000rpm), the movement of coil forced the water to flow in axial direction. But this pumping effect of coil disappeared, when the pool regime changed to annular one which could be created by increasing rpm. The pumping effects for RHP with an inserted coil resulted in the enhancement in both condensation heat transfer coefficient and heat transport limitation, as obtained in case of using internal fins. But all these effects became negligible in the range of higher rpm(above 1,000-1,200) with the transition of flow regime to annular flow.
The motion of a fluid in the closed annular cavity formed by two concentric vertical cylinders with externally finned tube has been analysed by a numerical solutions of the equation of momentum and energy. For the calculation procedure, the fluid is assumed to have constant thermo-dynamic and transporties except for the density, which is temperature-dependent in the buoyancy term of the vertical momentum equation (Boussinesq approximation). The govern ins equations for velocity and temperature are solved by a finite difference technique which incoorporates a scheme for treating the coupled variables. Results are presented for a range of the Rayleigh number and for various values of the fin height and the number of fins.
The heat diffusion equation for an annular fin is analyzed by Laplace transformation. The fin has a uniform thickness, with its end insulated, and three different temperature profiles at the base such as step change, harmonic and exponential functions. The exact solutions for the temperature and heat flux of the fins are obtained with the infinite series. The series solutions converge rapidly for large values of dimensionless time, but slowly for small values. Therefore some approximate solutions are presented here to fine the temperature distribution and heat flux for small values of dimensionless time. Furthermore a simple approximate heat flux, .OMEGA.=1.13c.tau.$^{1}$2/ is found in the range of .tau. .leg. o.1/c for the exponential function at the base.
본 논문에서는 이러한 연구의 첫단계로 Gosman과 Ideriah가 다룬 TEACH-2E전 산프로그램을 모체로 하여 본 논문의 문제에 적합하도록 수정하여 사용하였다. 그러 나 기본적인 k-.epsilon.난류모델은 수정하지 않았다. 한편, 본 논문에서는 열선풍속계를 이용하여 평균 속도분포 및 난류특성을 계측하고 계산결과와 비교하였다. 이를 통하 여 표준형 k-.epsilon.모델을 이용한 TEACH-2E코드의 특성을 파악하고 이를 위한 실험 데이터 를 확보하는데 중점을 두었다.
This study was carried out numerically to investigate the air flow and thermal performance around single and parallel fin-tube heat exchangers and the cooling performance of the fluid inside the heat exchangers. In this study, the air velocity(1~7m/s), the pitch of fin(4, 6.1, 8, 11.3, 18.3, 44mm) and the diameter of fin(31, 33, 35, 37, 39mm) were varied. The flow rate of the water at the fin-tube heat exchanger inlet is 89cc/min and the water temperature is 353K. The air temperature at the upstream region of the heat exchanger is 300K. flow rate of the water at the fin-tube heat exchanger inlet is 80cc/min and the water temperature is 353K. It was found that the air pressure drop around single and parallel fin-tube heat exchangers was highly dependent on the air velocity and the fin pitch, but was independent of the fin diameter. Also, it was shown that pressure drop increased more the parallel arrangements than in single heat exchanger. The temperature difference of water at the inlet and outlet of the heat exchanger depended on the air velocity, the fin pitch and the fin diameter, and it was found that the parallel arrangement method further reduced the temperature of water. It was shown that the Nusselt number increased as the Reynolds number and the fin pitch increased, and decreased as the fin diameter increased.
An adiabatic counter-current vertical two-phase flow of air and water in narrow rectangular channels with offset strip fm was investigated experimentally. Tests were systematically performed with downward liquid superficial velocities and upward gas velocities covering 0 to 0.06 m/s and 0 to 2.5 m/s ranges, respectively. Two-phase flow regimes were classified by examining the video images of flow patterns in transparent test sections of 760 mm long and 100 mm wide channel with gaps of 3.0 and 5.0 mm. The channel average void fraction was measured by the quick-closing valve method. Unlike the flow regimes in the channels without fin, where bubbly, slug, chum, and annular flow were identified, only bubbly and chum flow regimes were found for the channels with offset strip fin. However the existence of fin in the channels showed negligible effects on the void fraction. Instead counter-current flow limitations were found to happen at lower air superficial velocity once offset strip fin was introduced in narrow rectangular channels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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