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Simultaneous axial conduction in the fluid and the pipe wall for forced convective laminar flow with blowing and suction at the wall

1989; Elsevier BV; Volume: 32; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(89)90175-0

1879-2189

Amir Faghri, Mingming Chen, E. T. Mahefkey,

Heat and Mass Transfer in Porous Media

Numerical solutions are reported for conjugate heat transfer in a porous pipe having an internal flow with blowing or suction at the inner surface of the pipe and constant heat flux at the outer surface. The effect of the simultaneous axial conduction through the wall and the fluid has been studied for the combined hydrodynamic and thermal entry lengths. The results show that the ratio of the thermal conductivities of the pipe wall to the fluid and the thickness of the pipe wall may become significant factors on the heat transfer when the Peclet number is small, especially for the case when fluid is injected into the pipe. It is also shown that the effect of axial wall conduction for the case of constant heat flux at the outer wall surface can be neglected when the wall thickness is small and the ratio of the conductivities of the wall to the fluid approaches unity. On donne des solutions numériques pour le transfert de chaleur conjugué dans un tuyau perméable ayant un écoulement interne laminaire avec soufflage ou aspiration à la surface interne du tube et un flux thermique constant à la surface externe. L'effet de la conduction axiale simultanée dans la paroi et dans le fluide a été étudié pour les longueurs d'entrée hydrodynamique et thermique. Les résultats montrent que le rapport des conductivités thermiques du tube et du fluide, et l'épaisseur de la paroi peuvent devenir des paramètres significatifs dans le transfert thermique quand le nombre de Péclet est petit, spécialement dans le cas du fluide injecté dans le tube. On constate aussi que l'effet de la conduction axiale dans la paroi, pour le cas du flux thermique constant à la surface externe, peut être négligé quand l'épaisseur de la paroi est faible et quand le rapport de la conductivité de la paroi à celle du fluide approche l'unité. Für den konjugierten Wärmeübergang in einem porösen Rohr bei laminarer Strömung mit Einblasung oder Absaugung an der Rohrinnenwand und einer konstanten Wärmestromdichte an der Auβenwand werden numerische Lösungen dargestellt. Der Einfluβ der gleichzeitigen axialen Wärmeleitung in der Wand und im Fluid wurde für kombinierte hydrodynamische und thermische Einlauflängen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daβ das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeiten von Rohrwand und Fluid sowie die Wanddicke einen bedeutenden Einfluβ auf den Wärmeübergang haben können, wenn die Peclet-Zahl klein ist, insbesondere wenn Fluid in das Rohr injiziert wird. Weiterhin wird gezeigt, daβ der Einfluβ der axialen Wärmeleitung für den Fall einer konstanten Wärmestromdichte an der Auβenwand vernachlässigt werden kann, wenn die Wanddicke klein ist und die Wärmeleitfähigkeiten von Wand und Fluid etwa gleich sind. Пpивeдeны чиcлeнныe peшeния зaдaчи coпpяжeннoгo тeплoпepeнoca в пopиcтoй тpyбe пpи лaминapнoм тeчeнии co вдyвoм или oтcocoм y внyтpeннeй пoвepчнocти и c пocтoянным тeплoвым пoтoкoм нa внeшнeй пoвepчнocти. Изyчeнo влияниe coвмecтнoй aкcиaльнoй тeплoпpoвoднocти чepeз cтeнкy и жидкocть нa coвoкyпнocть длины гидpoдинaмичecкoгo и тeплoвoгo нaчaльныч yчacткoв. peзyльтaты пoкaзывaют, чтo oтнoшeниe тeплoпpoвoднocти cтeнки тpyбы к тeплoпpoвoднocти жидкocти и тoлщинa тpyбы мoгyт в знaчитeльнoй мepe oпpeдeлять тeплoпepeнoc пpи низкич чиcлaч Пeклe, ocoбeннo пви вдyвe жидкocти в тpyбy. Пoкaзaнo тaкжe, чтo вoздeйcтвиeм aкcиaльнoй тeплoпpoвoднocти в cтeнкe мoжнo пpeнeбpeчь в cлyчaяч пocтoяннoгo тeплoвoгo пoтoкa нa ee внeшнeй пoвepчнocти пpи мaлoй тoлщинe cтeнки и пpи oтнoшeнии тeпл oпpoвoднocтeй, близкoм к eдиницe.