FORCED CONVECTION HEAT TRANSFER FROM A HEATED PIPE IN A TANK

Abstract

ABSTRACT In forced convective heat transfer, an outside force, such as a fan or pump, causes fluid or air to move. The heat transmission rate is higher with forced convection than with natural convection. This study contributed to discovering the effect of water flow on the rate of heat transfer from a cylinder placed in the middle of several cylinders similar to it and comparing its results with the side cylinders in order to determine which cylinder has the higher rate of heat transfer. Moreover, this study is very rare because the liquid flow in it is parallel to the hot cylinders when using forced convection heat transfer. In this experiment, the effect of different heat fluxes on the transfer of heat via forced convection was investigated using three heated cylinders as part of a nine-cylinder assembly submerged in water. Three of the cylinders had resistance while the remaining six were made of aluminum and were empty. Heat Flux values and flow rates were modified and during the testing, the heat flux values were held at 14.75 W/m2, 206.417 W/m2, 663.482 W/m2, 1,179.52347 W/m2, 1,990.44586 W/m2, 2,830.85633 W/m2, 3,818.71 W/m2, and 4,953.99858 W/m2. However, the first value (14.75 W/m2) was minimal, so it was ignored. Three liquid flow rates, of 32.5 L/M, 25 L/M and 15.6 L/M, were used. A substantial L/D ratio of 45 cm was utilized to apply the heat flux uniformly. In this experimental examination, Reynolds numbers over the range 154.34 ≤ ReD ≤ 212.51 was used. The most important discovery in this study was that the surface temperature of the heated cylinders was higher in forced convection than in natural convection because there is water flow in forced convection. The effect of the water on the heat transfer rate from the surface of the heated cylinders decreases when the water flow velocity is raised. The results also showed that the water flow rate increases and the water temperature decreases while the surface temperature of the heated cylinders increases. The findings also presented a direct relationship between the dimensionless numbers and the fluid flow rate. The side-heated cylinders lose more heat than the heated cylinder placed in the middle of the group because the side-heated cylinders affect the speed of water flow in the middle of the group and because there is also the chimney effect. The water on the surface is heated proportionally with an increasing axial length of up to 700 mm. At this point, it begins to decrease due to the turbulent mixing of cold and hot water flowing from the hot cylinders.

ÖZET Zorlanmış konvektif ısı transferinde, fan veya pompa gibi bir dış kuvvet sıvı veya havanın hareket etmesine neden olur. Zorlanmış konveksiyonda ısı iletim hızı, doğal konveksiyona göre daha yüksektir. Bu çalışma, kendisine benzer birkaç silindirin ortasına yerleştirilmiş bir silindirden su akışının ısı transfer hızı üzerindeki etkisinin keşfedilmesine ve sonuçlarının yan silindirlerle karşılaştırılarak hangi silindirin daha yüksek ısı transfer hızına sahip olduğunu belirlemeye katkıda bulunmuştur. . Ayrıca, zorlanmış konveksiyon ısı transferi kullanıldığında içindeki sıvı akışı sıcak silindirlere paralel olduğu için bu çalışma çok nadirdir. Bu deneyde, farklı ısı akılarının zorlanmış konveksiyon yoluyla ısı transferi üzerindeki etkisi, suya daldırılmış dokuz silindirli bir düzeneğin parçası olarak üç ısıtmalı silindir kullanılarak araştırıldı. Silindirlerden üçü dirençliyken, geri kalan altısı alüminyumdan yapılmış ve boştu. Isı Akısı değerleri ve akış hızları değiştirildi ve test sırasında ısı akısı değerleri 14,75 W/m2, 206,417 W/m2, 663,482 W/m2, 1.179,52347 W/m2, 1.990.44586 W/m2, 2.830.85633 W/m2, 3.818,71 W/m2 ve 4.953,99858 W/m2. Ancak ilk değer (14,75 W/m2) minimum olduğu için dikkate alınmadı. 32,5 L/M, 25 L/M ve 15,6 L/M'lik üç sıvı akış oranı kullanıldı. Isı akışını eşit şekilde uygulamak için 45 cm'lik önemli bir L/D oranı kullanıldı. Bu deneysel incelemede 154.34 ≤ ReD ≤ 212.51 aralığındaki Reynolds sayıları kullanılmıştır. Bu çalışmadaki en önemli keşif, ısıtılmış silindirlerin yüzey sıcaklığının zorunlu taşınımda su akışı olduğu için doğal taşınıma göre daha yüksek olmasıdır. Suyun ısıtılan silindirlerin yüzeyinden ısı transfer hızı üzerindeki etkisi, su akış hızı arttıkça azalır. Sonuçlar ayrıca ısıtılan silindirlerin yüzey sıcaklığı artarken su debisinin arttığını ve su sıcaklığının düştüğünü göstermiştir. Bulgular ayrıca boyutsuz sayılar ile sıvı akış hızı arasında doğrudan bir ilişki olduğunu ortaya koydu. Yandan ısıtmalı silindirler grubun ortasına yerleştirilen ısıtmalı silindire göre daha fazla ısı kaybeder çünkü yandan ısıtmalı silindirler grubun ortasındaki su akış hızını etkiler ve baca etkisi de vardır. Yüzeydeki su, 700 mm'ye kadar artan bir eksen uzunluğu ile orantılı olarak ısıtılır. Bu noktada sıcak silindirlerden akan soğuk ve sıcak suyun türbülanslı karışımından dolayı azalmaya başlar.