Combined forced-free laminar heat transfer to a highly heated gas in a vertical annulus

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1986, Vol.29 (1), p.145-151
• Main Authors: Hashimoto, K., Akino, N., Kawamura, H.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(86)90042-6

Numerical investigation of the combined forced-free laminar convection (both upward and downward flow), with a simultaneously developing hydrodynamic and thermal boundary layer in an annulus, is considered. The thermal condition of an inner wall is isothermal or constant heat flux; that of an outer wall is adiabatic. Fluid properties are varied as a function of temperature. Heat transfer characteristics are obtained by solving the continuity, momentum, energy and integral continuity equations on the basis of the boundarylayer approximation. Particular attention is given to the critical condition for flow reversal and the effect of property variations on both Nusselt number and friction factor. On analyse les valeurs numériques de l'écoulement laminaire de la convection mixte forcée/libre (des courants ascendant et descendant) sur le cas où se développent simultanément le courant dans le conduit annulaire et la couche limite des températures. La condition thermique du mur intérieur est supposée comme le mur isotherme ou le flux isotherme et celle du mur extérieur comme adiabatique. On fait varier des valeurs physiques du fluid en fonction des températures. Basé sur l'approximation d'écoulement laminaire, on obtient les caractéristiques de transfer de chaleur par résolution des équation de continuité, celle de mouvement, celle d'énergie et celle de continuité intégrée. On examine surtout des conditions génératrices du courant inverse et l'influence de la variation des valeurs physiques à l'égard des nombre de Nusselt et coefficient de frottement. Die erzwunger und freier mischströmung im senkrechten Rinkspalt wird numerisch unter laminaren Strömungsbedingungen für den Fall einer gleichzeiten Entwicklung von Strömung und Temperaturgrenzschicht analysiert. Die Wärmebedingung an der Innenwandung ist isothermisch oder gleichmässiger Wärmeströmdicht. Stoffwerte für das Gas wurden in funktionäler Abhängigkeit von Temperature verändert. Die Wärmeübertragung wird durch Annäherung an die Grenzschicht durch Lösung des Gleichungssystems für Kontinuitäts, Impuls und Energiesatz bestimmt. Insbesonders wurde der Einfluss von Veränderung der physikalischen Grössen auf die Bedingungen zur Gegenstrombildung auf die Nusseltzahl und auf den Reibungs koeffizienten untersucht. Aнaлизиpyeтcя чиcлeнным мeтoдoм тeплooтдaчa к лaмииapнoмy пoтoкy cильнo нaгpeтoгo гaзa, идyщeгo ввepч или вниз в вepтикaльнoм кoльцeoбpaзнoм зaзope, coвмecтнoй вынyждeннo—ecтecтвeннoй кoнвeкциeй пpи oднoвp