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Forced convective heat transfer in uniformly heated horizontal tubes (2nd report, theoretical study)

1967; Elsevier BV; Volume: 10; Issue: 12 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(67)90051-8

1879-2189

Yasuo Mori, Kozo Futagami,

Solar Thermal and Photovoltaic Systems

Effects of buoyancy force on forced laminar convective heat transfer in a uniformly heated horizontal tube may not be neglected at large Re Ra. This 2nd report deals with a theoretical investigation of this problem on a fully developed laminar flow and compares the results with experimental results reported in the 1st report. In order to back up assumptions made in the following analysis, patterns of secondary flow due to buoyancy are observed in flow visualization experiments. An approximate solution for very large Re Ra is obtained. Nusselt numbers are shown as a function of Re Ra and Pr and are shown to be in fairly good agreement with experimental results on air. Resistance coefficients are also obtained as a function of Re Ra and Pr. Les effets de la force d'Archimède sur le transport de chaleur par convection forcée laminaire dans un tube horizontal chauffé uniformement ne peut pas être négligé pour de grandes valeurs de ReRa. Ce deuxième rapport at rait à une étude théorique de ce problème dans un écoulement laminaire entièret ment établi et l'on compare ses résultats avec les résultats expérimentaux exposés dans le premier rapport. Afin de justifier les hypothéses effectuées dans l'analyse qui suit, les configurations d'écoulement secondaire dues à la force d'Archimède sont observées dans des expériences de visualisation d'écoulement. Une solution approchée pour de très grands ReRa est obtenue. Les nombres de Nusselt sont fonctions de ReRa et de Pr, et en assez bon accord avec les résultats expérimentaux sur l'air. Les coefficients de résistance sont aussi obtenus en fonction de ReRa et de Pr. Der Einfluss der Auftriebskräfte auf den Wärmeübergang bei erzwungener Laminarströmung in einem gleichmässig beheizten waagerechten Rohr darf bei grossen ReRa nicht vernachlässigt werden. Diese zweite Arbeit behandelt eine theoretische Untersuchung des Problems für voll ausgebildete Laminarströmung und vergleicht die Ergebnisse mit den experimentellen Werten der ersten Arbeit. Um Annahmen der Analyse zu bekräftigen, wurden die Muster der sekundären Auftriebsströmung sichtbar gemacht und beobachtet. Eine Näherungslösung für sehr grosse Re Ra liess sich erhalten. Nusselt-Zahlen sind als Funktion von Re Ra und Pr wiedergegeben, und es zeigt sich ein ziemlich guter Zusammenhang mit Versuchswerten in Luft. Auch Widerstandskoeffizienten sind als Funktion von Re Ra und Pr angegeben.