Analysis of transient heat transfer by free convection from a vertical cylinder

Konrad Wójtowicz

Abstract

Natural convection processes play major role in many thermal systems; they are frequently encountered in nature and have wide applications in Science and Technology. Thermal energy storage systems, heat exchangers and many other engineering applications have to deal with the transient regime, and while this problem is not well known, it needs a better understanding. The experimental data used in this work was acquired during investigations of operation of the Hot Water Storage Tank in the Laboratory of the Faculty of Higher Technical School of Industrial Engineering at the University of Vigo. It permitted analysis of the transient free convection heat transfer from a vertical cylinder. Experimental transient natural convection heat transfer data are presented and compared with general correlations proposed in the literature for natural convection from a vertical cylinder. The experimental data has been obtained from the heating and cooling experiments carried out with a cylindrical hot water storage tank. The experimental device and the data acquisition system are described. The measured data used in the calculations is detailed. The calculation procedure established to obtain the experimental values of the convection heat transfer coefficients is explained. The experimental data and the calculation procedure allow the determination of heat transfer coefficients for the transient free convection process. The experimental heat transfer coefficients are correlated and compared with the correlations proposed in the literature for engineering calculations. Finally, the benefits of investigations and advantages of usage of correlations estimated from experiments were presented. The need of developing the measurement techniques, conduction of different experiments treating other geometries and conditions was introduced.
Diploma typeEngineer's / Bachelor of Science
Diploma typeEngineer's thesis
Author Konrad Wójtowicz (FPAE)
Konrad Wójtowicz,,
- Faculty of Power and Aeronautical Engineering
Title in PolishAnaliza chwilowego przejmowania ciepła przez konwekcję ze swobodnego pionowego cylindra
Supervisor Tomasz Wartanowicz
Tomasz Wartanowicz,,
-

Certifying unitFaculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unitThe Institute of Heat Engineering (FPAE / IHE)
Study subject / specialization, Chłodnictwo i Klimatyzacja
Languageen angielski
StatusFinished
Defense Date13-03-2006
Issue date (year)2006
Pages134
Internal identifierMEL; PD-277
Reviewers Jerzy Banaszek (FPAE / IHE)
Jerzy Banaszek,,
- The Institute of Heat Engineering
, Tomasz Wartanowicz (FPAE / IHE)
Tomasz Wartanowicz,,
- The Institute of Heat Engineering
Keywords in PolishWYMIANA CIEPŁA, ENERGETYKA
Keywords in Englishxxx
Abstract in PolishJednym z podstawowych i najczęściej spotykanych w życiu codziennym procesów wymiany ciepła jest konwekcja naturalna; aplikacje wykorzystujące ten mechanizm mają szerokie zastosowanie zarówno w nauce jak i technice. Systemy służące do magazynowania energii termicznej, wymienniki ciepła oraz wiele innych rozwiązań inżynierskich pracują w stanie nieustalonym, który w związku z powszechnością zastosowań wymaga lepszego zrozumienia. Dane eksperymentalne przedstawione w niniejszej pracy zostały otrzymane w wyniku badań akumulatora energii termicznej ( Hot Water Storage Tank) przeprowadzonych w laboratorium Uniwersytetu w Vigo w Hiszpanii. Pozwoliły one na przeprowadzenie analizy nieustalonej wymiany ciepła wokół pionowego cylindra przez konwekcję naturalną. W pracy przedstawiono wyniki przeprowadzonych doświadczeń oraz dokonano ich porównania z wynikami otrzymanymi ze wzorów proponowanych do inżynierskich obliczeń problemów konwekcji naturalnej z pionowego cylindra dostępnych w literaturze technicznej . Dane eksperymentalne zostały otrzymane z doświadczeń zakładających istnienie okresów ogrzewania jak i chłodzenia cylindrycznego zbiornika gorącej wody. W pracy opisano urządzenie eksperymentalne oraz zastosowany układ pomiarowy. Przedstawiono uzyskane dane oraz procedurę kalkulacyjną służącą do uzyskania lokalnych współczynników przenikania ciepła. Zastosowanie tej procedury w połączeniu z danymi doświadczalnymi pozwoliło na określenie współczynników przenikania ciepła w przypadku nieustalonej wymiany ciepła wokół pionowego cylindra przez konwekcję naturalną. Przedstawiono propozycje korelacji służących do obliczenia lokalnych współczynników przenikania ciepła w procesach nieustalonej konwekcji naturalnej wokół pionowego cylindra oraz porównano wyniki otrzymane przy ich użyciu z wynikami eksperymentalnymi. Dodatkowo, zyski płynące z przeprowadzonych badań oraz zalety użycia proponowanych korelacji jak i potrzeba udoskonalenia technik pomiarowych i przeprowadzenia kolejnych doświadczeń w celu weryfikacji rezultatów zostały przedstawione.
File
Praca dyplomowa.pdf 7.1 MB

Get link to the record

Back
Confirmation
Are you sure?