منصة الرسائل والاطاريح: انتقال الحرارة بواسطة الحمل الحر بين أنبوبين أفقيين متحدي المركز

الخلاصة

يتناول هذا البحث دراسة نظرية وعملية لانتقال الحرارة بالحمل الحر بين أنبوبين متحدي المركز بوضع أفقي بثبوت درجة الحرارة للأسطوانة الداخلية و الخارجية حيث تكون Ti>To. تم استخدام طريقة العناصر المحددة Finite Elements)) للحل العددي لمعادلات الزخم ومعادلة الطاقة الانتقالية. تضمنت الحلول العددية استخراج كل من توزيع درجات الحرارة, توزيع السرعة بين الأسطوانتين ومعادلات انتقال الحرارة باستخدام برنامج ( Ansys ) نفذ الحل العددي لنماذج متعددة وبنسب قطرية مختلفة. تم تنفيذ الدراسة العملية على نموذج عملي للأنبوبين متحدي المركز بحيث يكون القطر الخارجي (4.6mm) و القطر الداخلي (2.3mm). تم استخدام (15) مزدوج حراري (Thermocouples) من نوع (Type K) موزعة بشكل متساوي بين الأسطوانتين وباستخدام جهاز (Interface) الذي يربط مع الحاسوب لإظهار الدرجات الحرارية المقاسة بشكل عملي. واستخرجت النتائج لعدد Ra يبدأ من Ra=7.12*102 إلى Ra=5.36*103. النتائج النظرية التي تم الحصول عليها وجدت لRa يبدأ من Ra=7.12*102 إلى .Ra=4.29*104 بينت النتائج النظرية العملية بأن عملية انتقال الحرارة قد تمت بالتوصيل (Ra<103) حيث يكون رقم Nu اقل من (1). أما الانتقال بالحمل الحر يحدث عندما يصل رقم Ra لقيمة أعلى من 103 حيث يكون رقم Nu اكبر من (1). تم حساب رقم Nu لمدى معين لفرق درجات الحرارة(ΔT=Ti-To) تبدأ من (6.01-120.42 Co) كذلك بينت النتائج أن قيم متوسط معامل انتقال الحرارة عند القطر الداخلي والخارجي على التوالي تزداد بزيادة رقم Ra ونسبة القطر الخارجي إلى الداخلي. تم مقارنة النتائج العملية لهذا البحث مع النتائج العملية لبحوث سابقة لتبين موثوقية الطريقة العددية والصياغة التجريبية لحساب انتقال الحرارة بالحمل بين أنبوبين متحدي المركز, التوافق بين النتائج كان جيدا.