Non-gray Radiation in the Entrance Region of a Smooth Tube

평편한 튜브의 입구 영역에서의 비회복사

Non-gray radiation with convection in the entrance region of a smooth tube is numerically investigated. The fluid is a mixture of carbon dioxide, water vapor, and nitrogen to simulate combustion products of propane. The flow is assumed to be laminar and hydrodynamically and thermally developing. The P-1 approximation is used to simplify the radiative transfer equation and the exponential wide band model is adapted to model the spectral absorption coefficients of non-gray gas mixture. The bulk mean temperature and Nusselt number variation along the tube axis are shown for several inlet and wall temperature pairs to show the effect of temperature on the heat transfer characteristics. Nusselt numbers for simultaneously developing flow are compared to those for thermally developing flow. In addition, the effect of the mole fraction of the non-gray gases on convective and radiative Nusselt numbers is investigated.

튜브 내의 입구영역에서 대류와 비회복사(mon-gray radiation)가 동시에 일어날 때의 열전달 특성을 수치해석적으로 연구하였다. 작동유체는 이산화탄소, 수증기, 질소의 혼합가스라 하였고, 유동은 속도장과 온도장이 동시에 발달하는 층류 유동으로 가정하였다. 복사전달방정식을 풀기 편하게 하기 위해 P-1 근사법이 사용되었고 혼합가스의 비회흡수계수(non-gray sbsorption coefficient)는 지수광폭밴드모형(exponential wide band model)을 이용해서 구하였다. 열전달 특성에 대한 온도조건의 영향을 조사하기 위해 튜브의 축방향에 대한 평균온도와 뉴셀트수(Nusselt number)의 변화를 몇 가지 다른 온도조건에 대해 나타내었다. 속도장과 온도장이 동시에 발달하는 경우의 뉴셀트수를 속도장은 완전히 발달되어 있고 온도장만 발달하는 경우의 뉴셀트 수와 비교하였다. 또한, 가스의 성분조성이 대류와 비회복사 뉴셀트수에 미치는 영향을 조사하였다.