مطالعه تجربی- عددی جابجایی طبیعی از سطح خارجی یک استوانه عمودی با پره‌های طولی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد/ دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق انتقال حرارت جابجایی طبیعی از سطح خارجی یک استوانه عمودی با پره‌های طولی به هوای اطراف مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور یک مدل آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد و اندازه­گیری­های لازم بر روی آن انجام گرفت. همین مدل به صورت عددی نیز تحلیل گردید و در این حالت نرخ انتقال حرارت در حالات مختلف با تغییر تعداد و طول پره­ها‌ محاسبه شد. تلاش شد تا تعداد و طول پره­ها به گونه­ای انتخاب شود که بهترین حالت هم از نظر اقتصادی و هم از نظر حرارتی بدست آید. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد و طول پره‌ها، انتقال حرارت تقریبا به طور خطی افزایش می‌یابد، اما مناسب­ترین حالت از نظر اقتصادی و عملکردی، حالت 8 پره با طول پره 10 سانتی­متر است که با صرف هزینه اندک، انتقال حرارت را نسبت به حالت بدون پره تا 5/2 برابر افزایش می­دهد. به منظور تایید اعتبار مدل عددی هم از نتایج تجربی حاصل از این تحقیق و هم از نتایج تجربی محققی دیگر استفاده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Shakiba, A. & Gorji, M. Numerical investigation of ferro fluid flow and heat transfer characteristics through a double pipe heat exchanger. Modares Mechanical Engineering, 15(2), 41-52.‏ 2015.
[2]     Harahap, F., Lesmana, H. & Dirgayasa, I. A. S. Measurements of heat dissipation from miniaturized vertical rectangular fin arrays under dominant natural convection conditions. Heat and mass transfer, 42(11), 1025-1036. 2006.
[3]     Yazicioğlu, B. & Yüncü, H. Optimum fin spacing of rectangular fins on a vertical base in free convection heat transfer. Heat and Mass Transfer, 44(1), 11-21. 2007.
[4]     Chen, H. T. & Hsu, W. L. Estimation of heat transfer coefficient on the fin of annular-finned tube heat exchangers in natural convection for various fin spacings. International journal of heat and mass transfer, 50(9), 1750-1761. 2007.
[5]     Chen, H. T. & Hsu, W. L. Estimation of heat-transfer characteristics on a vertical annular circular fin of finned-tube heat exchangers in forced convection. International Journal of Heat and Mass Transfer, 51(7), 1920-1932. 2008.
[6]     Agyenim, F., Eames, P. & Smyth, M. A comparison of heat transfer enhancement in a medium temperature thermal energy storage heat exchanger using fins. Solar Energy, 83(9), 1509-1520. ‏ 2009.
[7]     Jeong, H. M., Lee, Y. H., Ji, M. K., Bae, K. Y. & Chung, H. S. Natural convection heat transfer estimation from a longitudinally finned vertical pipe using CFD. Journal of mechanical science and Technology, 23(6), 1517-1527. 2009.
[8]     Sertkaya, A. A., Bilir, Ş. & Kargıcı, S. Experimental investigation of the effects of orientation angle on heat transfer performance of pin-finned surfaces in natural convection. Energy, 36(3), 1513-1517. ‏ 2011.
[9]     An, B. H., Kim, H. J. & Kim, D. K. Nusselt number correlation for natural convection from vertical cylinders with vertically oriented plate fins. Experimental Thermal and Fluid Science, 41, 59-66. ‏ 2012.
[10]  Totala, N. B., Shimpi, M. V., Shete, N. L. & Bhopate, V. S. Natural Convection Characteristicsin Vertical Cylinder. International journal of engineering and science, 3(8), 27-31. 2013.
[11]  Qiu, Y., Tian, M. & Guo, Z. Natural convection and radiation heat transfer of an externally-finned tube vertically placed in a chamber. Heat and Mass Transfer, 49(3), 405-412. 2013.
[12]  Hata, K., Takeuchi, Y., Hama, K., Shiotsu, M., Shirai, Y. & Fukuda, K. Natural convection heat transfer from a vertical cylinder in liquid sodium. Mechanical Engineering Journal, 1(1), TEP0003. 2014.
[13]  Reddy, A. S. & Suresh Akella, A. M. K. Experimental study of free convection heat transfer from array of vertical Tubes at different inclinations. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering 4(3), 253-257. 2014.
[14]  Park, K. T., Kim, H. J. & Kim, D. K. Experimental study of natural convection from vertical cylinders with branched fins. Experimental Thermal and Fluid Science, 54, 29-37. 2014.
[15]  Niezgoda-Żelasko, B. & Żelasko, J. Free and forced convection on the outer surface of vertical longitudinally finned tubes. Experimental Thermal and Fluid Science, 57, 145-156. ‏ 2014.
[16]  Senapati, J. R., Dash, S. K. & Roy, S. Numerical investigation of natural convection heat transfer over annular finned horizontal cylinder. International Journal of Heat and Mass Transfer, 96, 330-345. ‏ 2016.
[17]  Bejan, A. Convection heat transfer. John wiley & sons. 2013
[18]  Gubareff, G. G., Janssen, J. & Torborg, R. H. Thermal radiation properties survey: a review of the literature (p. 293). Minneapolis: Honeywell Research Center, 1960.