Heat transfer and friction for laminar flow of helium and carbon dioxide in a circular tube at high heating rate

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1966-01, Vol.9 (11), p.1291-1295
• Main Author: Worsøe-Schmidt, P.M.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(66)90122-0

Using an implicit finite-difference scheme described previously [1], solutions have been worked out for hydrodynamically developed laminar flow of helium and carbon dioxide with uniform heating rates so high that appreciable variations of gas properties occur. Whereas the results for helium closely approximate those previously found for air, both the Nusselt numbers and the friction factors for carbon dioxide come out considerably higher. For the Nusselt number with pure forced convection improved empirical expressions, based on the local Graetz number, are given. The local friction factors can be estimated from the wall-to-bulk temperature ratio. On a obtenu, à l'aide d'une méthode par différence finies décrite auparavant [1], des solutions pour l'écoulement laminaire établi hydrodynamiquement d'hélium et de gaz carbonique avec des flux de chauffage uniforme si élevés qu'il se produit des variations notables des propriétés des gaz. Tandis que les résultats pour l'hélium sont très voisins de ceux obtenus auparavant pour l'air, les nombres de Nusselt et les coefficients de frottement pour le gaz carbonique sont considérablement plus élevés. Des expressions empiriques améliorées, basées sur le nombre local de Graetz, sont données pour le nombre de Nusselt avec convection forcée seule. Les coefficients de frottement locaux peuvent être estimés à partir du rapport entre la température pariétale et la température moyenne. Unter Benutzung eines früher veröffentlichten Differenzenverfahrens [1] wurden Lösungen für hydrodynamisch ausgebildete Strömungen von Helium und Karbondioxyd bei konstanter Wärmestromdichte unter Berücksichtigung temperaturabhängiger Stoffwerte erhalten. Während die Ergebnisse für Helium sehr gut mit den früheren für Luft übereinstimmen, wurden für die Nusselt-Zahlen und die Reibungskoeffizienten für Karbondioxyd betráchtlich höhere Werte gefunden. Für die NusseltZahlen bei reiner Konvektion wurden verbesserte empirische Ausdrücke beruhend auf die örtlichen Graetz-Zahlen angegeben. Die örtlichen Reibungskoeffizienten können aus dem Verhältnis der Wandtemperatur zur Mischtemperatur berechnet werden.