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Developing laminar free convection between vertical flat plates with asymmetric heating

1972; Elsevier BV; Volume: 15; Issue: 11 Linguagem: Francês

10.1016/0017-9310(72)90048-8

1879-2189

Win Aung, L. S. Fletcher, V. Sernas,

Heat Transfer and Optimization

A numerical and experimental investigation of the developing laminar free convection heat transfer in vertical parallel plate channels with asymmetric heating is presented. Thermal boundary conditions of uniform wall heat tluxes (UHF) and uniform wall temperature (UWT) are considered. Solutions of the developing flow are obtained for air at different ratios of the wall heat fluxes and wall temperature differences (above the temperature of the fluid at the channel entrance). The numerical solutions are shown to approach asymptotically the closed form solution for fully developed flow. The present results indicate that for UHF. the difference between the maximum temperatures on the two walls diminishes as fully developed flow is achieved. For UWT. the Nusselt number characterizing the total heat transfer to the fluid is found to be related to the Rayleigh number very nearly by a universal curve for all ratios of wall temperature differences, providing the Nusselt and Rayleigh numbers are appropriately defined. On présente une etude numérique et expérimental du transfert thermique par convection naturelle laminaire se développant dans des canaux entre plans paralléles verticaux avec chauffage asymétrique. On considére les conditions limites de flux thermiques uniformes á la paroi (UHF) et de température uniforme á la paroi (UWT). Des solutions d'écoulement se développant sont obienues pour l'air á des rapports différents de flux thermiques pariétaux et de différences de température pariétales (supérieures á la température du fluide á Fentrée du canal). Les solutions numériques approchent asymptotiquement la solution analytique pour un écoulement entiérement développé. Les résultats indiquent que pour UHF, la différence entre les températures maximales sur les deux parois diminue jusqu' á ce que 1'écoulement soit entiérement établi. Pour UWT le nombre de Nusselt caractérisant le transfert thermique total au fluide est lié au nombre de Rayleigh par une courbe universelle pour tous les rapports de différences de temperature pariétale, donnant les nombres de Nusselt et Rayleigh correspondants. Eine numerische und experimentelle Untersuchung der Wärmeübertragung bei sich ausbildender laminarer freier Konvektion in Kanälen zwischen vertikalen, parallelen Platten mit asymmetrischer Heizung wird beschrieben. Als thermische Grenzschichtbedingungen werden betrachtet: konstanter Wärmefluss an der Wand und konstante Wandtemperatur. Lösungen für die sich ausbildende Strömung werden für Luft bei verschiedenen Verhältnissen von Wärmefluss an der Wand zu Wandtemperaturdifferenz (oberhalb der Temperatur des Fluids am Kanaleingang) erhalten. Es wird gezeigt, dass sich die numerische Lösung asymptotisch der geschlossenen Lösung für voll ausgebildete Stromung nähert. Die vorgelegten Ergebnisse zeigen, dass sich bei konstantem Wärmefluss die Differenz zwischen den maximalen Temperaturen der zwei Wände verringert, wenn voll ausgebildete Strömung erreicht wird. Für konstante Wandtemperatur findet man, dass die Beziehung zwischen Nusselt-Zahl—sie charakterisiert hier den totalen Wärmeübergang auf das Fluid—und der Rayleigh-Zahl für alle Verhältnisse der Wandtemperatur in guter Näherung durch eine universelle Kurve dargestellt werden kann. Vorausgesetzt wird, dass dies Nusselt-Zahlen und die Rayleigh-Zahlen in geeigneter Weise definiert werden.