Fulltext

Experimental Investigation of Heat Transfer to Air– Water Flow in Downward Inclined Square Pipe

Rafel H. Hameed رافد معلك حنون

University of Thi-Qar Journal for Engineering Sciences مجلة جامعة ذي قار للعلوم الهندسية
ISSN: 26645564/26645572 Year: 2013 Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1-15
Publisher: Thi-Qar University جامعة ذي قار

Abstract

Two-phase local heat transfer coefficient and flow pattern in 4.5 cm inner length of glass square test section downwardly pipe inclination angles of 5o, 10o, and 15o were investigated experimentally. Two superficial velocities for each air and water were used 0.164 m/s, 0.411 m/s and 1.1506 m/s, 1.4815m/s respectively. Local heat transfer coefficient was calculated from the temperature recorded by using eight thermocouples type K positioned along the test section. It was found that the heat transfer coefficient of air-water flow increase with increasing flow rate of water, air, and inclination angle. In addition a high speed camera was used in order to obtain images sequence of the flow under different selected conditions. The flow regimes, which are stratified, intermittent, and annular flow are observed and recorded by high speed camera. At 5o inclination angle and low air-water superficial velocity stratified flow observed, transition from stratified to intermittent flow and annular flow occurs at increasing the inclination angle and air-water superficial velocity. Correlations on average Nusselt number were obtained for three inclination angle 5o, 10o, and 15o.

نحو الاسفل وبزوايا ميل 5o، 10o ، 15o في انبوب زجاجي ذو مقطع مربع طول ضلعه الداخلي 4.5 cm. تم استخدام سرعتين لكل من الماء والهواء حيث كانت 0.164 m/s , 0.411 m/s للهواء و 1.1506 m/s , 1.4815 m/s للماء. تم حساب معامل انتقال الحرارة الموقعي من خلال قياس درجات الحرارة المسجلة على طول انبوب الاختبار باستخدام ثمانية ثرموكبلات نوع K. لقد وجد ان معامل انتقال الحرارة للجريان الثنائي (هواء- ماء) يزداد مع زيادة معدل جريان الماء والهواء وكذلك مع ازدياد زاوية ميل الأنبوب. تم استخدام كاميرا رقمية سريعة لتصوير نمط الجريان ثنائي الطور وبأوضاع مختلفة. تم ملاحظة انماط الجريان الطباقي (stratified) , المتقطع (intermittent) و الحلقي (annular) باستخدام الكاميرا الرقمية . في حالة سرعة الماء والهواء قليلة وعندما تكون زاوية الميل 5o كان تم خلال هذا البحث حساب معامل انتقال الحرارة الموقعي وملاحظة انواع انظمة الجريان عمليا لجريان ثنائي الطور نوع الجريان المسيطر هو الطباقي ثم انتقل الى النمط المتقطع والحلقي في حالة زيادة السرعة للماء والهواء مع زيادة زاوية ميلان الأنبوب. تم استنتاج معادلات تصحيحية لمعدل Nusselt لزوايا الميل المختلفة 5o، 10o ، 15o.

Keywords

local heat transfer coefficient --- two-phase flow --- inclined pipe --- downward flow --- square pipe --- flow regime.