Влияние граничных условий нагрева на процессы теплообмена в неоднородно нагретом горизонтальном слое жидкости

A V Evgrafova,A N Sukhanovskii,M O Kuchinskii

doi:10.17072/1994-3598-2018-2-68-74

Abstract

Heat transfer from a localized heat source in a cylindrical fluid layer was studied experimentally. Experiments were performed for fluids with different values of the Prandtl number and for the Rayleigh number varied from 10 5 to 10 7 . Particular attention has been paid to the ways of heat control which leads to different boundary conditions (constant temperature or a constant heat flux). We investigated the influence of thermal boundary conditions on flow structure and intensity of heat transfer. The dependences of the Nusselt number on the Rayleigh number were obtained.

Highlights

Heat transfer from a localized heat source in a cylindrical fluid layer was studied experimentally
Experiments were performed for fluids with different values of the Prandtl number and for the Rayleigh number varied from 105 to 107
Particular attention has been paid to the ways of heat control which leads to different boundary conditions

Summary

Введение

Термогравитационная конвекция является основным механизмом переноса тепла в ряде технологических и природных процессов. Описывающая процессы теплообмена в конвекции Рэлея–Бенара для широкого диапазона чисел Рэлея и Прандтля, была предложена в работах Гроссмана и Лозе [1, 2]. Описана структура основного течения в широком диапазоне чисел Рэлея и при различных соотношениях высоты слоя жидкости к диаметру нагревателя. Что теплопроводность боковых стенок не оказывает существенного влияния на процессы теплоотдачи, что было показано и для случая конвекции Рэлея-Бенара [13]. Теплоперенос в случае локализованного нагрева существенно отличается от конвекции Рэлея-Бенара [16, 17], когда число Нуссельта не зависит от типа граничных условий. Экспериментальных работ, посвященных анализу процессов теплообмена для случая локализованного нагрева мало. В данной работе представлено экспериментальное исследование процессов теплообмена в горизонтальном слое жидкости при наличии на дне локализованного нагрева. Основной акцент сделан на определении зависимости интенсивности теплообмена от граничных условий нагрева

Экспериментальная установка

Результаты эксперимента

Заключение