The experimental and theoretical investigation of heat transfer in oscillating flow by control volume approach

Akdağ, Ünal ( Aksaray, Yazar )Bu çalışmada, düşey halkasal sıvı kolonunda atmosfere açık, hava-sıvı arayüzeyine sahip salınımlı bir akışta, sabit ısı akısıyla ısıtılan bir yüzeyden ısı geçişi, deneysel olarak incelenmekte ve kontrol hacmi yaklaşımıyla matematiksel olarak modellenmektedir. Deneysel çalışmada, halkasal kesit içinde bulunan akışkan bir piston-silindir düzeneği ile hareket ettirilmekte ve sistem üzerinde sıcaklık ölçümleri yapılmaktadır. Salınımlı akış için kontrol hacmi yaklaşımıyla kütle, momentum ve enerjinin korunumu denklikleri yazılarak uygun geçerli denklemler elde edilmekte, bu denklemler Runge-Kutta yöntemiyle çözülmektedir. Deneysel girdiler esas alınarak, kurulan matematik model ile belirli noktalardaki sıcaklıklar hesaplanmaktadır. Deneysel sonuçlarla matematiksel modelden elde edilen değerler karşılaştırılarak sonuçların uygunluğu gösterilmektedir. Sıvı kolonunda sıcaklıkların tahmin edilebilmesi için basit bir matematik model önerilmektedir.In this study, the heat transfer from a surface heated with constant heat flux to an oscillating vertical annular liquid column having a liquid-air interface with the atmosphere is investigated experimentally and theoretically using control volume approach. In the experiment, the reciprocating motion of water column is created using a piston cylinder mechanism and the temperatures are measured on the setup. For oscillating flow, using the control volume approach, mass, momentum and energy conservation equations are written and simplified to obtain appropriate governing equations and solved by Runge-Kutta method. Temperatures at specified points are calculated by using the mathematical model developed based on experimental parameters. Comparison of theoretical results with experimental data is shown to be in good agreement. A simple mathematical model is developed to estimate the temperatures in liquid column