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원형휜에서 열전달 특성분석

Heat transfer on annular fins with one-dimensional radiative and convective heat exchange

  • 이금배 (한국동력자원연구소 에너지기기연구부)
  • 발행 : 1990.11.01

초록

본 연구에서는 많은 실질적인 시스템에서, 많은 양의 복합된 전도, 대류, 복 사의 열전달 현상이 동시에 일어나기 때문에 복합된 열전달 모드가 다같이 다루어져야 만 한다. Fig.1에서 보는 바와 같이 얇은 원형휜이 튜브 주위에 무수히 부착되어 있 으며, 휜과 튜브주위를 기체가 흐르고 있다. 휜과 휜, 휜과 튜브표면, 휜과 주위환 경, 튜브표면과 주위환경 사이에서 복사 열전달 상호교환이 충분히 다루어졌다. 전 도, 대류, 복사기 동시에 일어나는 열전달 방정식은 비선형 적분-미분 방정식(nonlin- ear integro-differential equation)으로 표현된다. 온도 분포도(temperature dist- ributions), 열전달량(heat transfer rates), 휜효율(fin efficiencies), 휜유효성(f- ineffectivenesses)등이 계산되어졌고, 무차원 형태로 도표에 결과들을 제시하였다.

Numerical solutions are presented for the heat transfer from radiating and convecting fins. Consideration is given to thin, annular fins attached to a tube surface for which the temperature is constant. Fin to fin, fin to base, and fin to environment radiative interactions are considered. It is assumed that the radiating surface is diffuse-gray, the environment is black, and the surrounding fluid is transparent. The radiation terms are formulated by using Poljak's net-radiation methoad. The mathematical description of the simultaneously heat transport by conduction, convection, and radiation leads to a nonlinear integro-differential equation. This has been solved for a wide range of the pertinent physical parameters by using finite difference method and iteration method based on the Newton-Raphson technique. The temperature distributions, heat transfer rates, fin efficiencies, and fin effectivenesses are presented in dimensionless form. The results definitely indicate that the use of fins leads to a significant increase in heat transfer compared with the unfinned tube.

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