Investigation of transient heat transfer in a rectangular packed duct with asymmetric heating.

Abstract

تبحث هذه الدراسة في الانتقال العملي الغير مستقر للحرارة في قناة مستطيلة محشوة ذات تسخين غير متناظر . إن هذا البحث يتناول الدراسة التجريبية والنظرية لموضوعه . لقد تمَّ تنفيذ التجارب في قناة مستطيلة محضوة ، وإن نسبة العرض للارتفاع لهذه القناة تساوي 4 . لقد تمَّ استخدام نوعان من مواد الحشر في هذه التجارب . النوع الأول يتكون من مادة البوليستايرين الممدة ذات شكل كروي بثلاثة أحجام مختلفة ، والنوع الآخر عبارة عن حجمين مختلفين من حلقات البلاستيك المقوى . أجريت التجارب بتزويد كميـّة حرارة ثابتة إلى السطح العلوي تتراوح ما بين 20 إلى 243 وات/م2 ورقم ريتولدز ما بين 300 إلى 1550 . التحليل النظري للموضوع كان مستند على حل معادلة الطور الواحد للنموذج الرياضي شبه المتجانس . لقد حل النموذج الرياضي باستخدام طريقة التجميع المتعامد الرقمية . أظهرت المقارنة بين درجات حرارة الهواء داخل الوعاء انتاتجة من حل المحادلة الرياضية بتلك المقاسة بشكل تجريبي ، فعالية النموذج الرياضي المستخدم لوصف الانتقال الحراري الغير مستقر في الأوعية المحشوة ذات التسخين اللامتناظر . لقد تمَّ دراسة تأثير شكل ، وحجم مواد الحشر المستخدمة في الوعاء ، ورقم رينولدز على نقل الحرارة الغير مستقرة . بينت الدراسة أن شكل المواد المستخدمة لا يؤثر على نقل الحرارة ولا على الوقت اللازم للوصول إلى درجة الحرارة الثابتة . كما أن حجم المواد المستخدمة للحشو لا يؤثر على الوقت اللازم للوصول إلى المرحلة المستقرة ، بينما لوحظ أن درجة حرارة الهواء قد ارتفعت قليلاً عند استخدام مواد حشو صغيرة الحجم . لقد بينت الدراسة أيضاً أن الانتقال الحراري الغير مستقر يتناسب عكسياً مع رقم رينولدز . كلما تناقص رقم رينولدز ، ازدادت درجة حرارة الهواء ، وكذلك الوقت اللازم للوصول إلى المرحلة المستقرة . لقد أوضحت الدراسة أهمية الانتشار المحوري في عملية الانتقال الحراري الغير مستقر في قناة مستطيلة محشوة والتي تنساب من خلال سطحها العلوي كمية حرارة ثابتة بينما أسطحها الأخرى معزولة . استنتج أن الانتشار المحوري هام في بداية الوقت لعملية الانتقال الحراري ، بينما درجة الأهمية تتناقص كلما وصلنا إلى المرحلة المستقرة . كما وجد أيضاً أن أهمية الانتشار المحوري تقل تدريجياً كلما قل رقم رينولدز .