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Convection heat transfer in the entry region of a tube which revolves about an axis parallel to itself

1967; Elsevier BV; Volume: 10; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(67)90150-0

1879-2189

John F. Humphreys, W. D. Morris, H. Barrow,

Solar Thermal and Photovoltaic Systems

The local and mean heat-transfer characteristics have been studied experimentally for air (Prandtl number = 0·7) flowing turbulently in the entrance region of a circular duct revolving about a horizontal axis parallel to the duct axis. One geometry only has been studied. Nominal Reynolds numbers of 5000 to 20000 were used and the boundary conditions were those of uniform initial temperature distribution and uniform wall heat flux. Rotational speeds of 0, 200 and 500 rev/min. were employed and the radius of rotation was 6 in. Results showed that significant increases in heat transfer occurred due to rotation and it has been reasoned that these changes were a result of two effects, namely, the inherent inlet swirl relative to the revolving tube together with Coriolis forces, and centrifugal buoyancy forces. The former was found to be of more significance than the latter. Les caractéristiques locales et moyennes de transport de chaleur ont été étudiées expérimentalement pour de l'air (nombre de Prandtl = 0,7) en écoulement turbulent dans la région d'entrée d'un tuyau circulaire tournant autour d'un axe horizontal paralléle à l'axe du tuyau. On n'a étudié qu'une seule géométrie. On a travaillé à des nombres de Reynolds nominaux de 5000 à 25000 et les conditions aux limites correspondent à une distribution initiale uniforme de température et un flux de chaleur pariétal uniforme. On a employé des vitesses de rotation nulle, de 200 et de 500 tours par minute et un rayon de rotation de 15 cm. Les résultats montraient qu'il se produisait des augmentations sensibles du transport de chaleur dues à la rotation et l'on a supposé que ces changements étaient le résultat de deux effets: c'est-é-dire le tourbillon d'entrée naturel relatif au tube en rotation ainsi que les forces de Coriolis, et les forces volumiques d'origine centrifuge. On a trouvé que le premier effet est plus important que le deuxième. Die Charakteristik des örtlichen und mittleren Wärme bergangs wurde experimentell für Luft (Prandtl-zahl 0,7) untersucht, bei turbulenter Strömung im Einlaufgebiet eines Kanals mit Kreisquerschnitt der um eine waagerechte Achse parallel zur Kanalachse rotiert. Nur eine geometrische Anordnung wurde untersucht. Nominelle Reynolds-zahlen von 5000 bis 20000 und Grenzbedingungen mit gleichmässiger Anfangstemperaturverteilung und gleichmässiger Wärmestromdichte waren zugrundegelegt. Die Umlaufgeschwindigkeiten betrugen O, 200 und 500 U/min und der Umlaufradius 152 mm. Die Ergebnisse zeigten einen beachtlichen Anstieg des Wärmeübergangs infolge der Rotation. Dieser wird auf zwei Einflüsse zurückgeführt, nämlich auf den Einlaufdrall relativ zum rotierenden Rohr zusammen mit Corioliskräften und zentrifugale Antriebskräfte. Die ersteren erwiesen sich als bedeutsamer als die letzteren.