TY - JOUR ID - TI - Temperature Control of a Target Plate under Variable Flow of Impinging Air from an Orifice السيطرة على درجة حرارة صفيحة معرضة لنفث هواء تصادمي متغير من فوهة AU - Adnan A. Abdel Rasool AU - Yahya A. Faraj AU - Roaad K. Mohammed A PY - 2014 VL - 32 IS - 12 Part (A) Engineering SP - 3009 EP - 3026 JO - Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا SN - 16816900 24120758 AB - This work concerns with experimental and numerical study for the cooling characteristics of a target plate under the effect of air impingement from orifice of different sizes D of (5,10,15 and 20 mm). A centrifugal blower was used for air impinging with jet velocity in the range (18-40 m/s). Tested Reynolds number Re is in the range of (7100-44400) with orifice to plate spacing ratio H/D of (2,4,6,8). Numerical analysis using CFD commercial code Fluent version 14.5 with K-ε RNG turbulence model has been used to simulate the flow and heat transfer in impingement jet. Both numerical and experimental results are analyzed to determine the effect of using different orifice sizes on heat transfer rates and flow structure on the target plate. A correlation is obtained for the stagnation Nusselt number as a function of Re and H/D. Optimum heat removal rate are found to occur at H/D=6. According to the experimental results which indicates that orifice diameter and jet velocity are the most effective variables which characterize the heat removal rate, a control system is designed and constructed to vary the orifice diameter in order to control the air flow rate and the plate temperature. Fixing the optimum H/D and for the used blower characteristics the control system is tested and the results show a good response for the control system for different operation conditions so that the cooling rates are increased for the heated plate.

يتناول البحث دراسة عملية و عددية لخصائص التبريد لصفيحة معرضة لتبريد تصادمي من فوهة ذات قطر (5,10,15 و 20 ملم). تم استخدام منفاخ طارد مركزي لبثق الهواء بمعدل سرعة (18-40 م/ث). رقم رينولدز في حدود (7100-44400) و نسبة بعد الصفيحة الهدف عن الفوهة الى القطر (2, 4, 6, 8). وقد استخدم التحليل العددي بطريقة CFD البرنامج Fluent الاصدار 14.5 مع موديل الجريان الاضطرابي K-ε RNG نموذجا لمحاكاة تدفق وانتقال الحرارة في التبريد التصادمي. تم تحليل النتائج العملية و النظرية لإيجاد تأثير قطر الفوهة على انتقال الحرارة و طبيعة الجريان على الصفيحة الهدف. تم الحصول على معادلة لعدد نسلت في منطقة الركود بالاعتماد على عدد رينولدز و نسبة بعد الصفيحة عن الفوهة الى القطر. لوحظ ان افضل معدل لإزالة الحرارة يحدث عند H/D=6 . وفقا للنتائج التجريبية التي تشير إلى أن قطر الفتحة و سرعة الهواء هما المتغيران الأكثر فعالية التي تميز معدل إزالة الحرارة, تم تصميم منظومة تحكم لتغيير قطر الفوهة من أجل التحكم في معدل تدفق الهواء ودرجة حرارة الصفيحة الهدف. تم اختبار منظومة التحكم بالاعتماد على H/D الامثل و خصائص المنفاخ المستخدم و اظهرت النتائج استجابة جيدة عند ظروف تشغيل مختلفة بحيث زادت معدلات التبريد في الصفيحة المسخنة . ER -