Analysis And Optimization Of Free Convective Air Flow Rate Through The Space Formed Between Two Vertical Channels

Hadisi, Sevil and Rahimi, Mustafa (2015) Analysis And Optimization Of Free Convective Air Flow Rate Through The Space Formed Between Two Vertical Channels. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (بررسی وبهینه‌سازی دبی هوای عبوری از فضای میان دو کانال قائم با کنوکسیون طبیعی)
Sevil Hadisi.pdf

Download (443kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

: The Natural convection in a confined environment with a heat generating source is one of the challenging subjects in the interest of the researchers. the natural convection in the confined space is the driving factor In the applications such as heat transfer from radiators in buildings, heat transfer in larders and refrigerators and electric boards . In this study two vertical and coaxial tubes have been investigated, where the surface of the inner tube is heated to a reach a temperature higher than the surrounding air. This temperature difference is generating a buoyancy force which is resulting in air displacement inside inner tube and in the gap between two tubes. The heat transfer rate of the heater and geometric constrains of the tubes can affect the flux of the displaced air. Therefore, mentioned factors have been investigated to optimize the problem with maximum air flux and minimum used heat. The differential equations governing the fluid flow, consisting of conservation of mass, conservation of energy and conservation of momentum were solved numerically using the finite volume approach. Based on the experimental results, the Gershoff number is the main factor in defining the transient state of the natural convection inside a vertical tube and critical number is equal to 10^8. The numerical analyses of this study were done using the FLUENT software. Results illustrates that for laminar and turbulent flow regimes with constant heat transfer rate and constant temperature on surface of inner tube boundary conditions, the total mass flux from coaxial tubes with concerning the heat transfer is optimized when the heater is attached to the inner surface of the outer tube. Furthermore, for both laminar and turbulent flow and the constant heat transfer rate boundary condition, when the heater is attached to the surface of outer tube, with increasing the heat transfer coefficient till it is approximately equal to 1, mass flux is increasing in the first and then it is decreasing. Moreover, with a constant temperature at the surface boundary condition, with increasing the heat transfer coefficient the mass flux is increasing with an exponential trend till it reaches a constant value.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی وبهینه‌سازی دبی هوای عبوری از فضای میان دو کانال قائم با کنوکسیون طبیعی
Persian Abstract: مسئله کنوکسیون طبیعي در محیط بسته با يک منبع تولید حرارت يکي از مسائل بسیار جالب است که مورد توجه بسیاری از مهندساني که در اين زمینه فعالیت می‌کنند، قرار گرفته است. در مسائلي از قبیل انتقال حرارت از روی رادياتور در ساختمان ها، انتقال حرارت در سردخانه‌ها و یخچال‌های خانگي، بردهای الکتريکي و غیره با کنوکسیون طبیعي در محیط بسته مواجه هستیم. در اين تحقیق، دو لوله قائم هم‌محور با طول برابر را در نظر گرفته وجداره لوله‌ی داخلي بطور مشخص در دمای بیشتر از دمای هوا در محیط قرار داده می‌شود. اين اختلاف دما باعث ايجاد نیروی شناوری و در نتیجه جابجا شدن هوا از درون لوله داخلی و همچنین فاصله بین دو لوله می‌گردد. شدت انتقال حرارت ازهیترحرارتی، پارامترهای هندسي مربوط به لوله‌ها می‌تواند در میزان دبي هوای جابجا شده موثر باشد که ضمن بررسي اثرات اين پارامترها شرايط بهینه مورد بررسي قرار می‌گیرد تا در آن شرايط با حداقل گرمای مصرف شده دبي هوای بیشتری جابجا شود. معادلات ديفرانسیلي حاکم بر جريان سیال شامل بقاء جرم، مومنتم و انرژی با استفاده از روش حجم محدود به فرم جبری تبديل شده اند. بر اساس نتایج آزمایشگاهی معیار حالت گذرای جریان کنوکسیون طبیعی درون لوله قائم عدد گرشف است و مقدار بحرانی آن108 حاصل شده است. در اين تحقیق، تحلیل عددی معادلات حرکت و انرژی در محیط نرم‌افزار FLUENT انجام شده است. براساس نتایج حاصل از این مطالعه، جریان کنوکسیون طبیعی عبوری از میان دو لوله قائم هم‌محور برای هر دو جریان آرام و آشفته، دبی جرمی کل عبوری از لوله‌های قائم هم‌محور با توجه به شدت انتقال حرارت در حالتی بهترین مقدار را خواهند داشت که هیتر حرارتی جداره داخلی لوله‌ی خارجی قرار گرفته باشد. همچنین در حالتی که هیتر حرارتی روی جداره لوله خارجی قرار گرفته است و شرط‌مرزی دیواره توان حرارتی ثابت می‌باشد دبی جرمی عبوری با افزایش ضریب هدایت حرارتی هیتر تا حدود مقدار یک، ابتدا روند افزایشی و پس از آن روند کاهشی نشان می‌دهد. همچنین روند تغییرات دبی جرمی عبوری با افزایش ضریب هدایت حرارتی در حالت شرط‌مرزی دمای ثابت دیواره افزایشی است که این روند افزایشی با افزایش زیاد ضریب هدایت حرارتی کاهش یافته و به مقدار ثابتی می‌رسد
Supervisor:
SupervisorE-mail
Rahimi, MustafaUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
-, -UNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Date Deposited: 24 Nov 2018 06:52
Last Modified: 24 Nov 2018 06:52
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2084

Actions (login required)

View Item View Item