Χειμερινό εξάμηνο 2007 1



Σχετικά έγγραφα
Χειμερινό εξάμηνο

Χειμερινό εξάμηνο

6 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Μεταφορά Θερμότητας. ΜΜK 312 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Παραγωγής

Σύντομο Βιογραφικό... - v - Πρόλογος...- vii - Μετατροπές Μονάδων.. - x - Συμβολισμοί... - xii - ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΈΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Σημειώσεις. Επιμέλεια: Άγγελος Θ. Παπαϊωάννου, Ομοτ. Καθηγητής ΕΜΠ

website:

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Μεταφορά Θερμότητας. Βρασμός και συμπύκνωση (boiling and condensation)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 4: Εξαναγκασμένη Θερμική Συναγωγιμότητα

Συνοπτική Παρουσίαση Σχέσεων για τον Προσδιορισμό του Επιφανειακού Συντελεστή Μεταφοράς της Θερμότητας.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 5: Ελεύθερη ή Φυσική Θερμική Συναγωγιμότητα

Σύντομο Βιογραφικό v Πρόλογος vii Μετατροπές Μονάδων ix Συμβολισμοί xi. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

[ ] = = Συναγωγή Θερμότητας. QW Ahθ θ Ah θ θ. Βασική Προϋπόθεση ύπαρξης της Συναγωγής: Εξίσωση Συναγωγής (Εξίσωση Newton):

Άσκηση 9. Προσδιορισμός του συντελεστή εσωτερικής

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

Δισδιάστατη Αγωγή Θερμότητας: Γραφικές Μέθοδοι Ανάλυσης

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 3: Συναγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 11 ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Χειμερινό εξάμηνο

v = 1 ρ. (2) website:

Συστήματα Ανάκτησης Θερμότητας

υδροδυναμική Σταθερή ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς υπό πίεση

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 3: Βασικές Αρχές Θερμικής Συναγωγιμότητας

υδροδυναμική Σταθερή ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς υπό πίεση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 η & 2 η : ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ

Μόνιμη Μονοδιάστατη Αγωγή Θερμότητας Χωρίς Παραγωγή Θερμικής Ενέργειας

ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

κατά το χειµερινό εξάµηνο του ακαδηµαϊκού έτους ΕΜ-351 του Τµήµατος Εφαρµοσµένων Μαθηµατικών της Σχολής Θετικών

Παραδείγµατα ροής ρευστών (Moody κλπ.)

1 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ ΜΕΛΕΤΗ ΣΤΡΩΤΟΥ ΟΡΙΑΚΟΥ ΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΕΠΑΝΩ ΑΠΟ ΑΚΙΝΗΤΗ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΕΠΙΠΕΔΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα 1. Εισαγωγή Βασικές έννοιες Αγωγή

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ. Πτώση πίεσης σε αγωγό σταθερής διατομής 2η εργαστηριακή άσκηση. Βλιώρα Ευαγγελία

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΥΤΗΣ

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

2 ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΡΟΗΣ ΚΟΝΤΑ ΣΕ ΣΤΕΡΕΟ ΟΡΙΟ Γενικά Εξισώσεις τυρβώδους ροής-τυρβώδεις τάσεις Κατανοµή στρωτών και τυρβωδών

Απώλειες φορτίου Συντελεστής τριβής Ο αριθμός Reynolds Το διάγραμμα Moody Εφαρμογές

ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΡΟΗ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΑΓΩΓΟ

Αιολική Ενέργεια & Ενέργεια του Νερού

Να υπολογίσετε τη μάζα 50 L βενζίνης. Δίνεται η σχετική πυκνότητά της, ως προς το νερό ρ σχ = 0,745.

Υδροδυναμική. Σταθερή ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς υπό πίεση: Στρωτή και τυρβώδης ροή Γραμμικές απώλειες

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. όπου το κ εξαρτάται από το υλικό και τη θερμοκρασία.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 7-9

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ II

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 2 η : Αγωγή Μονοδιάστατη αγωγή

Καβάλα, Οκτώβριος 2013

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΤΡΙΒΗΣ

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΡΟΗ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΚΥΛΙΝΔΡΟ

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά

ΡΟΗ ΑΕΡΑ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΚΥΛΙΝΔΡΟ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ

3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΧΤΩΝ ΚΑΙ ΚΛΕΙΣΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3

Πτερύγια. Φύση και Σκοπός Ύπαρξης των Πτερυγίων

Ρευστομηχανική Εισαγωγικές έννοιες

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΔΙΑΣΤΑΥΡΟΥΜΕΝΗΣ ΡΟΗΣ EXPERIMENTAL STUDY AND ANALYSIS OF CROSS-FLOW HEAT EXCHANGER

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

. Υπολογίστε το συντελεστή διαπερατότητας κατά Darcy, την ταχύτητα ροής και την ταχύτητα διηθήσεως.

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 10 η : Μεταβατική Διάχυση και Συναγωγή Μάζας

Α Σ Κ Η Σ Η 2 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΞΩΔΟΥΣ ΥΓΡΟΥ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

6 Εξαναγκασμένη ροή αέρα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

σχηματική αναπαράσταση των βασικών τμημάτων μίας βιομηχανικής εγκατάστασης

Μακροσκοπική ανάλυση ροής

Ροη αέρα σε Επίπεδη Πλάκα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Μεταφορά θερµότητας Εναλλάκτες θερµότητας

PP οι στατικές πιέσεις στα σημεία Α και Β. Re (2.3) 1. ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΚΑΙ ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

3. Τριβή στα ρευστά. Ερωτήσεις Θεωρίας

Σημειώσεις Εγγειοβελτιωτικά Έργα

Ατομικά Δίκτυα Αρδεύσεων

ΡΕΥΣΤΑ. Φυσική Θετικού Προσανατολισμου Γ' Λυκείου

(Μαθιουλάκης.) Q=V*I (1)

Μεθοδολογία επίλυσης προβληµάτων καταβύθισης

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ. Διάλεξη 2: Περιγραφή αριθμητικών μεθόδων

Εργαστήριο Μετάδοσης Θερμότητας

ΕΝΑΛΛΑΚΤΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Κεφάλαιο 5 Eναλλάκτες Θερμότητας

Βελτιστοποίηση εναλλακτών θερμότητας

Κεφάλαιο 5: Αρχές υδραυλικής στα αστικά υδραυλικά έργα

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

5 Μετρητές παροχής. 5.1Εισαγωγή

Εισαγωγή στη μόνιμη ομοιόμορφη ροή Ροή σε αγωγούς υπό πίεση

Η Φυσική των ζωντανών Οργανισμών (10 μονάδες)

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 5: Εναλλάκτες θερμότητας. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Εγγειοβελτιωτικά Έργα και Επιπτώσεις στο Περιβάλλον

Transcript:

ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας Εξαναγκασμένη Συναγωγή και Σφαίρες ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Παραγωγής ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 1 και Σφαίρες (flow across cylinders and spheres) Όταν έχουμε γεωμετρίες πέρα από μία απλή επίπεδη επιφάνεια έχουμε την πιθανότητα παρουσίας εσωτερικής και εξωτερικής ροής. Και οι δύο ροές πρέπει να ληφθούν υπόψη στην ανάλυση του συστήματος. Η ροή γύρω από σώματα και συγκεκριμένα γύρω από κυλίνδρους και σφαίρες διαφέρει από την ροή πάνω από μία πλάκα: Η ροή γύρω από σώματα περιλαμβάνει βαθμίδες θερμοκρασίας οι οποίες φυσικά επηρεάζουν την ανάπτυξη του οριακού στρώματος καθώς και την μετάβαση από την στρωτή στην τυρβώδη περιοχή. Η γεωμετρία του σώματος καθώς και η ταχεία αύξηση πίεσης μπορεί να προκαλέσει αποκόλληση του οριακού στρώματος. Το σημείο στο οποίο γίνεται η αποκόλληση ονομάζεται σημείο αποκόλλησης. ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας Χειμερινό εξάμηνο 007 1

ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας και Σφαίρες Ροή γύρω από ένα κύλινδρο ιέγερση Ενδιάμεσο επίπεδο Σημείο ακινησίας Σημείο αποκόλλησης Ροή γύρω από ένα κύβο ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 3 και Σφαίρες Η ροή γύρω από ένα κυλινδρικό αντικείμενο αλλάζει βάση του αριθμού ynolds. Για μία σφαίρα ή κύλινδρο το χαρακτηριστικό μήκος είναι η εξωτερική διάμετρος (ενώ για μία πλάκα είναι το μήκος L): V v Για πολύ χαμηλούς (< 4) όλη η ροή επηρεάζεται από διατμητικές τάσεις και δίνει την εντύπωση μη-ιξώδους ροής (δεν έχουμε αποκόλληση). Σε χαμηλούς έχουμε στρωτή αποκόλληση με στρωτή ουρά (wake). Σε μέτριους αριθμούς έχουμε στρωτή αποκόλληση (εμφανίζεται σε θ 80 ) με τυρβώδη ουρά. Για πιο ψηλούς έχουμε δημιουργία τυρβώδους ροής πριν από την αποκόλληση (εμφανίζεται σε θ 140 ) Και σε πολύ ψηλούς έχουμε εξολοκλήρου τυρβώδη ροή. Όπως καταλαβαίνετε όλοι οι τύποι μας (οι οποίοι είναι εμπειρικοί) πρέπει να προσαρμόζονται ανάλογα. ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 4 Χειμερινό εξάμηνο 007

ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας και Σφαίρες Προφίλ ταχύτητας λόγω αποκόλλησης του οριακού στρώματος σε ένα κύλινδρο. Επίδραση του τύπου ροής στην αποκόλληση του οριακού στρώματος. ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 5 H οπισθέλκουσα δύναμη, F, προσδιορίζεται από, F ρv C A Το Α είναι η μετωπική περιοχή δηλαδή η περιοχή που είναι κάθετη προς την διεύθυνση της ροής. Για ένα κύλινδρο και μία σφαίρα οι μετωπικές περιοχές είναι, A L A cyl sph 1 π 4 ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 6 Χειμερινό εξάμηνο 007 3

ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας Πειραματικά έχει δειχθεί ότι στην περίπτωση ροής κάθετα προς ένα κύλινδρο έχουμε: h m n Nu C, f k f Οι σταθερές C και m είναι εξαρτώνται από την γεωμετρία του στερεού και τον αριθμό (η πιο πάνω σχέση ισχύει για υγρά και αέρια). Ο κρίσιμος αριθμός ynolds για ένα κύλινδρο ή μία σφαίρα είναι cr 5x10 5. Για ένα κυλινδρικό σωλήνα έχουμε (Incropera πίνακας 7., Holman, πίνακας 6-): C m 0.4-4 0.989 0.330 4-40 0.911 0.385 40-4000 0.683 0.466 4000-40,000 0.193 0.618 40,000-400,000 0.066 0.805 ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 7 Για μη κυλινδρικούς σωλήνες (Incropera πίνακας 7.3, Holman, πίνακας 6-3). Οι πιο κάτω παράμετροι καθώς και αυτές των πινάκων 7. και 6- ισχύουν για > 0.6: C m 5x10 3 10 5 0.46 0.588 5x10 3 10 5 0.10 0.675 V 5x10 3 1.95x10 4 1.95x10 4 10 5 0.160 0.0385 0.638 0.78 5x10 3 10 5 0.153 0.638 4x10 3 1.5x10 4 0.8 0.731 ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 8 Χειμερινό εξάμηνο 007 4

ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας Υπάρχει μεγάλος αριθμός σχέσεων για υπολογισμό του μέσου αριθμού Nusselt κατά την εγκάρσια ροή σε έναν κύλινδρο οι οποίες ισχύουν για διάφορες κλίμακες των και. Μία τέτοια είναι η σχέση των Churchill και Bernstein η οποία ισχύει για Pe > 0. (Pe x ). Nu h k 0.3 + 0.6 1 1 3 3 [ 1+ ( 0.4 ) ] 1 4 1 + 8,000 5 8 4 5 Οι ιδιότητες του ρευστού υπολογίζονται στην θερμοκρασία στρώματος T f. Εξισώσεις όπως των Churchill και Bernstein είναι αρκετά δύσκολες για υπολογισμούς στο χέρι και αν λάβουμε υπόψη ότι όλες οι εξισώσεις έχουν σφάλμα της τάξεως του ±0% είναι καλύτερα να χρησιμοποιούμε την πιο απλή εξίσωση που ισχύει για τις συνθήκες του προβλήματος μας. Οι σχέσεις που είδαμε μέχρι τώρα για κυλίνδρους και σφαίρες αφορούν σε απλούς κυλίνδρους ή κυλίνδρους τοποθετημένους με τέτοιο τρόπο ώστε η ροή να μην επηρεάζεται από την παρουσία άλλων κυλίνδρων. Επίσης οι επιφάνειες είναι ομαλές. Μην ξεχνάτε ότι η τραχύτητα μίας επιφάνειας καθώς και η τυρβώδης ροή ελεύθερου ρεύματος μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τους συντελεστές οπισθέλκουσας και μεταφοράς θερμότητας. ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 9 Εξωτερική Ροή σε Σφαίρες Για ροή σε σφαίρες συνιστάται η σχέση του Whitaker. Ισχύει για 3.5 8x10 4 και 0.7 380 Σε αυτή την σχέση η ιδιότητες του ρευστού υπολογίζονται στη θερμοκρασία ελεύθερου στρώματος Τ με εξαίρεση τη μ s η οποία υπολογίζεται στην θερμοκρασία επιφάνειας Τ s. Nu h 3 [ 0.4 ] 1 + 0.06 0.4 sph + k μs μ 1 4 ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 10 Χειμερινό εξάμηνο 007 5

ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας Ροή σε έσμες Κυλίνδρων (flow across tube banks) Η μεταφορά θερμότητας σε δέσμες κυλίνδρων είναι συχνό φαινόμενο στον σχεδιασμό εναλλακτών θερμότητας καθώς και στην περίπτωση των πτερυγίων. Γενικά έχουμε δύο τύπους διατάξεων δεσμών: Γραμμικές (in-line) Τεθλασμένες (staggered) Τεθλασμένη διάταξη Γραμμική διάταξη S p S p Γραμμική διάταξη V S n V S n S n Τεθλασμένη διάταξη ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 11 Ροή σε έσμες Κυλίνδρων Σε αυτή την περίπτωση η μεταφορά θερμότητας είναι συνάρτηση των, Οριζόντιο βήμα S p Κάθετο βήμα S n Αριθμός σειρών N ιάμετρος Έχει δειχθεί πειραματικά (Grimson) ότι για Ν > 10 μία καλή σχέση είναι η ακόλουθη: h Nu C n, max k f Οι σταθερές C και n διατίθενται σε πίνακες σε σχέση με την γεωμετρία και μέγεθος βημάτων. Για Ν < 10 υπάρχουν πίνακες με παράγοντες διόρθωσης. 1 3 ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 1 Χειμερινό εξάμηνο 007 6

ΜΜΚ 31 Μεταφορά Θερμότητας Ροή σε έσμες Κυλίνδρων Αυτή η εξίσωση χρησιμοποιεί ένα διαφορετικό αριθμό ynolds, V V max S n V Sn Sn V Sn + S p ρ Vmax,max μ Το V max είναι η μέγιστη ταχύτητα ανάμεσα στους κυλίνδρους και δίνεται από, max 1 γραμμική διάταξη τεθλασμ έ νη δι ά ταξη ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 13 Ροή σε έσμες Κυλίνδρων Όταν έχουμε δέσμες κυλίνδρων δεν αισθάνονται την ίδια θερμοκρασία του ρευστού όλοι οι κύλινδροι. Μην ξεχνάτε ότι η θερμοκρασία μεταβάλλεται διαμέσου της δέσμης. Για να αντιμετωπίσουμε αυτό το πρόβλημα ορίζουμε την πιο κάτω σχέση: ΔT lm ln ( Ts T i )( Ts To ) [( T T ) ( T T )] Όπου T i είναι η θερμοκρασία του ρευστού στην είσοδο της ροής στην δέσμη και Τ o η θερμοκρασία του ρευστού στην έξοδο της ροής. Το Τ ο μπορεί να υπολογιστεί προσεγγιστικά ως, ( Ts To ) ( T T ) e πnh ρvnt Snc p i Όπου Ν είναι ο συνολικός αριθμός κυλίνδρων και το Ν Τ ο αριθμός σωλήνων στην κάθετη s T s T i επιφάνεια. Και τέλος η ροή θερμότητας ανά μονάδα μήκους για όλη την δέσμη δίνεται από, q L NhπΔT i s o ΜΜK 31 Μεταφορά Θερμότητας 14 Χειμερινό εξάμηνο 007 7