Conjugate heat transfer between two natural convections separated by a vertical plate

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1992, Vol.35 (9), p.2289-2297
• Main Authors: Mikio, Sakakibara, Hiroshi, Amaya, Shigeru, Mori, Akira, Tanimoto
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Applied sciences; Energy; Energy. Thermal use of fuels; Exact sciences and technology; Heat transfer; Theoretical studies. Data and constants. Metering
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(92)90071-Y

Coupled heat transfer between two laminar natural convection systems separated by a vertical conductive wall is theoretically analyzed, taking account of the two-dimensional thermal conduction in the separating wall. Numerical solutions of temperature fields for both fluid flows are combined with the analytical solution for the wall so as to satisfy the continuity of the temperature and the heat flux at both sides of the conducting wall. Obtained results of the whole temperature field show that the axial conduction effect in the wall is substantial when the wall is thick and has a high thermal conductance, and that axial conduction in the wall is found to relax the interference between the two convections in both fluids. Experiments have been conducted for air-air systems with the conducting wall made of aluminum or glass. Theoretical predictions describe well the experimental temperature distributions, showing the validity of the present analysis. Le couplage thermique entre deux convections naturelles laminaires séparées par une paroi verticale conductive est étudiée théoriquement en prenant en compte la conduction thermique bidimensionelle dans la paroi de séparation. Des solutions numériques des champs de température dans les deux fluides sont combinées avec la solution analytique pour la paroi, de façon à satisfaire la continuité de la température et du flux thermique des deux cotés de la paroi conductrice. Les résultats obtenus sur le champ entier de température montrent que l'effet de conduction longitudinale dans la paroi est important quand la paroi est épaisse ou avec une conductance thermique élevée; cette conduction longitudinale relaxe l'interférence entre les deux convections. Des expériences sont conduites pour des systèmes air-air avec une paroi en aluminium ou en verre. Les prédictions théoriques décrivent bien les distributions de température expérimentales et elles montrent la validité de la présente analyse. Es wird der gekoppelte Wärmetransport zwischen zwei Systemen mit laminarer natürlicher Konvektion theoretisch untersucht, die durch eine wärmeleitende senkrechte Platte getrennt sind. Dabei wird der zweidimensionale Wärmetransport in der Platte berücksichtigt. Um die Kontinuität von Temperatur und Wärmestromdichte beiderseits der leitenden Wand zu befriedigen, werden die numerischen Lösungen für die Temperaturfelder in den beiden Fluiden mit der analytischen Lösung für die Platte kombiniert. Die berechneten Temperaturfelder zeigen,