Yatay dikdörtgen kesitli bir kanalda laminer karışık konveksiyon şartlarında ısı transferi ve sıcaklık dağılımının incelenmesi

Study of heat transfer and temperaure distribution of laminar mixed convection in a horizontal rectangular channel

Özet

Bu çalışmada yatay dikdörtgen kesitli bir kanalda laminer akışta karışık konveksiyon şartlarında, ısı transferi ve sıcaklık dağılımı deneysel olarak incelenmiştir. Kanal alt yüzeyi uniform ısı akısına mahruzdur, yan yüzeyler yalıtımlı ve adyabatik kabul edilmiş, üst yüzey ise yalıtımlı ve yalıtımsız olarak düşünülerek deneyler yapılmıştır. Değişik Reynolds ve Grashof sayılarında deneyler yapılmıştır. Sıcaklıklar, veri toplama sistemi (Data Acquisition System) kullanılarak bigisayarda depolanmış ve gerekli hesaplamalar, Quick B ASIC'le yazılan bir programla yapılmıştır. Kanal alt yüzey sıcaklık dağılımının zamanla değişimi belirlenerek, deney düzeneğinin kararlı hale gelişi gözlenmiştir. Karışık konveksiyon yerel Nusselt sayıları hesaplanarak, literatürle karşılaştırma yapılmış ve ölçülen değerlerin literatürle uyum içinde olduğu bulunmuştur. Tam gelişmiş bölgede karışık konveksiyon Nusselt sayılarının, zorlanmış konveksiyon Nusselt sayılarına göre yaklaşık % 250 kadar daha yüksek olduğu belirlenmiştir.

Abstract

Heat transfer and temperature distribution of laminar mixed convection in a horizontal rectangular channel was investigated experimentally. The channel base is exposed to a uniform heat flux, the sides are insulated and assumed adiabatic, and the top is either insulated or exposed to the ambient. Experiments were undertaken for various Reynolds and Grashof numbers. Temperatures were collected using a data acquisition system (DAS) and necessary calculations were made with a program written in Quick Basic. The onset of steady-state conditions was observed by determining the time dependent temperature distribution on the base plate. Local Nusselt numbers for mixed convection were calculated and compared with values from the literature. Measured values were found to agree with the literature. In the fully developed region it was determined that mixed convection Nusselt numbers are 250 % higher compared to forced convection Nusselt numbers.