Heat transfer and friction coefficients for air flow in a smooth annulus; results of a recent experiment and comparison with previous correlations [report]

M. Dalle Donne, L. Meyer
1979
In the Heat Transfer Laboratory of INR various experiments on single rough or smooth rods contained in smooth annuli have been performed in the paste These experiments have been performed with rods of large diameters. Recently however aseries of experiments with rough rods of 8 mm 0.0. has been carried out. To check if the new experimental apparatus and the experimental techniques used were correct, an experiment was performed with an inner heated tube of 8 mm 0.0. contained in the smooth outer
more » ... in the smooth outer tube of 16 mm 1.0. used in the experiments with the rough rods. The results of this experiment are reported in the present paper. The friction and heat transfer data obtained with the turbulent flow runs of the present experiment agree weIl with previous experiments performed at INR with larger smooth annuli. The smaller size of the annulus and the improvements in mass flow and pressure drop measurements have allowed t9 extend the investigations to laminar flow. The laminar flow friction data can be correlated in terms of f B versus Re w ' where the gas physlcal properties in ReW are evaluated at the temperature T W ' average between the temperature of the inner surface and the outer surface of the annulus, weighted over the two surfaces. This correlation method has been already suggested by us for rough rods in a smooth tube. The laminar flow heat transfer data, correlated in terms of NU B versus GrW tend to be lower than the analytical prediction of Heaton, Reynolds and Kays, a fact which could be explained by the superposition of natural convection. Wärmeübergang und Druckverlust für Luftströmung im glatten Ringspalt: Vergleich neuer Ergebnisse mit früheren Korrelationen Zusammenfassung An den Wärmetechnischen Versuchsständen des INR wurden in der Vergangenheit verschiedene Experimente mit rauhen und glatten Stäben, die in glatten Ringspalten eingebaut waren, durchgeführt. Bei diesen Experimenten wurden Stäbe mit großem Durchmesser verwendet. In letzter Zeit jedoch wurde eine Reihe von Versuchen mit rauhen Stäben von 8 mm Außendurchmesser durchgeführt. Um die Versuchsvorrichtung und die Meßtechnik zu testen, wurde ein Versuch mit einem inneren beheizten Rohr von 8 mm Außendurchmesser im gleichen glatten Mantelrohr von 16 mm Innendurchmesser durchgeführt, das bei den Versuchen mit den rauhen Stäben benutzt wurde. Die Ergebnisse diese~Versuches werden im vorliegenden Bericht beschrieben. Die Druckverlust-und Wärmeübergangswerte, die bei dem Versuch in turbulenter Strömung gewonnen wurden, stimmen gut mit früheren Experimenten des INR an größeren glatten Ringspalten überein. Durch Verwendung kleinerer Ringspaltabmessungen und Verbesserungen bei der Durchsatz-und Druckverlustmessung war es möglich, die Untersuchungen bis zur laminaren Strömung hin. auszudehnen. Die bei laminarer Strömung ermittelten Reibungsbeiwerte sind durch eine Beziehung fB,(Re~) darstellbar, wobei die Stoffeigenschaften der Strömung in ReW bei der Temperatur T W eingehen, d.h. dem über die innere und äußere Oberfläche des Ringspaltes gewichteten Mittel der beiden Wand temperaturen. Diese Korrelationsmethode haben wir bereits für rauhe Stäbe in einem glatten Rohr vorgeschlagen. Die für laminare Strömung gemessenen Wärmeübergangswerte, die in der Form NUB(Gr~) dargestellt sind, liegen niedriger als die analytische Voraussage von Heaton, Reynolds und Kays, eine Tatsache, die durch die Uberlagerung der Naturkonvektion erklärt werden könnte. -1 -
doi:10.5445/ir/270013683 fatcat:5xex3sz3fje3jolyv5uwj5gqee