การเพิ่มการถ่ายเทความร้อนในท่อที่มีการไหลแบบปั่นป่วนผ่านแผ่นปีกสามเหลี่ยมHeat Transfer Enhancement in Turbulent Tube Flow Through Delta-winglet Tapes

Abstract

บทความนี้นำเสนออิทธิพลของการใส่แผ่นปีกสามเหลี่ยมในท่อภายใต้สภาวะฟลักซ์ความร้อนที่ผิวคงที่ต่อพฤติกรรมทางความร้อนและการต้านทานการไหล ในการทดลองแผ่นปีกสามเหลี่ยมทำมุมปะทะ (β) 45º ถูกใส่ภายในท่อโดยมีสัดส่วนความสูงปีกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 3 ค่า (b/D = 0.1, 0.15 และ 0.2) และสัดส่วนระยะพิตช์ปีกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 3 ค่า (P/D = 1, 2 และ 3) อากาศถูกใช้เป็นของไหลทดสอบซึ่งไหลผ่านท่อโดยแสดงในพจน์ของเลขเรย์โนลด์ในช่วง 4,200 ถึง 25,800 ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า การใส่แผ่นปีกสามเหลี่ยมสามารถเพิ่มค่าอัตราการถ่ายเทความร้อนได้ถึง 4.06 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับท่อเปล่าผิวเรียบ ขณะที่ตัวประกอบความเสียดทานมีค่าเพิ่มขึ้นถึง 31.63 เท่า เมื่อสัดส่วนความสูงปีกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางท่อเพิ่มขึ้นส่งผลให้การถ่ายเทความร้อนและตัวประกอบความเสียดทานมีค่าเพิ่มขึ้น ขณะที่สัดส่วนระยะพิตช์ปีกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางท่อเพิ่มขึ้นการถ่ายเทความร้อนและตัวประกอบความเสียดทานจะมีค่าลดลง ค่าสมรรถนะเชิงความร้อนของการใส่แผ่นปีกสามเหลี่ยมภายในท่อมีค่าอยู่ในช่วง 1.16–1.51 โดยมีค่าสูงสุดในกรณี b/D = 0.15 และ P/D = 1 นอกจากนี้สหสัมพันธ์ของเลขนัสเซิลท์ (Nu) และตัวประกอบความเสียดทาน (f ) ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อทำนายผลการทดลอง

This article presents the influence of Delta-Winglet Tapes (DWT) placed in a uniform heat-fluxed tube on thermal and flow resistance characteristics. In the current experiment, the DWTs with inclination angle (β) of 45º are inserted into the tube with three winglet blockage ratios (b/D = 0.1, 0.15 and 0.2) and three relative winglet-pitches (P/D = 1, 2 and 3). Air as the test fluid flows through the tube for Reynolds number of about 4,200–25,800. The experimental results reveal that the DWT can considerably enhance the heat transfer rate up to 4.06 times above the smooth tube whereas the friction factor is up to 31.63 times. The increase in b/D leads to higher heat transfer and friction loss while the increment in P/D provides the reversing trend. The thermal enhancement factor of the DWT is in the range of 1.16–1.51 where its maximum regarded as the optimum point is at b/D = 0.15 and P/D = 1. Nusselt number (Nu) and friction factor (f ) correlations for the DWT are also determined.