Smoke visualization under heat transfer by free convection on horizontal cylinder surface

Authors

  • Роман Володимирович Неїло National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", 37 Prospect Peremogy, Kiev, 03056, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.21207

Keywords:

heat transfer, free convection, horizontal tube, hydrodynamics, boundary layer, visualization

Abstract

The method of visualizing a dynamic field in conditions of free convection by introducing a laminar smoke stream into the area which is vertically lower than the existing thermal and dynamic boundary layers has been proposed and examined in the paper. The suggested method is simple, obvious, cheap and fast enough, that allows advising it for applying in the study of free-convective heat transfer problems using air as a heat-transfer agent. As a result of the conducted research, a set of assumptions, giving the basis to calculations and methods of analyzing experiment results has been demonstrated. In particular, among them there can be singled out the following: the laminarity of a heat-transfer agent motion mode, the laminarity of a thermal tracing and boundaries of its sustainable occurrence over a hot surface, the growth of boundary layer thickness in the cylinder stern, symmetry of washing cylinders from different sides from the vertical plane of symmetry, and others. Juxtaposing the results with the data, represented in the literature, shows a high correspondence.

Author Biography

Роман Володимирович Неїло, National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", 37 Prospect Peremogy, Kiev, 03056

PhD student

Department of  atomic electricity plant and engineering thermal physics

References

  1. Чаплиц, А. Д. Визуализация газовых потоков во внутренних каналах (методы и результаты экспериментальных исследований) [Текст] / А. Д. Чаплиц, А. И. Астапов. – Днепропетровск: НАН Украины и НКА Украины Институт технической механики, 2007. – 210 с.
  2. Руденко, А. И. Метод визуализации течения газового потока на поверхности тел различной формы [Текст] / А. И. Руденко, А. М. Терех, А. В. Семеняко, А. П. Нищик, А. В. Баранюк // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2011. – №1/9 (49). – С. 51-55.
  3. Бабенко, В. В. Визуализация обтекания полусферических углублений [Текст] / В. В. Бабенко, В. П. Мусиенко, В. Н. Турик, Д. Е. Милюков // Прикладна гідромеханіка. – 2010. – Т2, №4. – C. 3-25.
  4. Sparrow, E. M. Effect of missing cylinder on heat transfer and fluid flow in an array of cylinders in cross-flow [Text] / E.M. Sparrow, M.Molki. International journal of heat and mass transfer. – 1982. – V. 25, Issue 4. – pp. 449-456.
  5. Попов, И. А. Экспериментальное исследование теплоотдачи и течения на вертикальных поверхностях с дискретной шероховатостью при свободной конвекции газа [Текст] / И. А. Попов, Р. А. Усенков // Труды третьей российской национальной конференции по теплообмену, 21-25 октября 2002 г., Москва / Российская Академия наук отделение энергетики, механики, машиностроения и проблем управления, Министерство образования и науки РФ, Федеральное агенство по науке и инновациям, Национальный комитет РАН по тепло- и массообмену, Московский энергетический институт. – Т. 3. – М.: МЭИ, 2002. – 231с.
  6. Туз, В. О. Експериментальне дослідження теплообміну в умовах вільної конвекції на поверхні горизонтального циліндра [Текст] / В. О. Туз, Р. В. Неїло // Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2013. – №6
  7. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя [Текст]: пер. с нем. / Г. Шлихтинг. – М.: Наука, 1974. – 712 с.
  8. Гебхарт, Б. Свободноконвктивные течения, тепло- и масообмен [Текст]: пер. с англ. / Б. Гебхарт, Й. Джалурия, Р.Махаджан, Б.Саммакия. – В 2-х книгах, кн.1. – М.: Мир, 1991. – 678 с.
  9. Sesonske, A. Velocity and temperature distributions about a horizontal cylinder in free convection heat transfer [Text] / A. Sesonske // AIChE Journal. – 1961. – V.7, Issue 2.
  10. Atayılmaz, S. Ö. Experimental and numerical study of the natural convection from a heated horizontal cylinder [Text] / S. Ö. Atayılmaz, İ. Teke // International Communications in Heat and Mass Transfer. – 2009. – №36. – рр. 731–738.
  11. Harsini, I. Effect of adiabatic wall on the natural convection heat transfer from a wavy surface created by attached horizontal cylinders [Text] / I. Harsini, M. Ashjaee // Experimental Thermal and Fluid Science. – 2010. – Vol. 34, Issue 6.
  12. Моделирование конвекции на основе метода дискретных вихрей [Текст] / В. В. Афанасьева, А. В. Афанасьев // Труды пятой российской национальной конференции по теплообмену, 25-29 октября 2010 г., Москва / Российская Академия наук отделение энергетики, механики, машиностроения и проблем управления, Министерство образования и науки РФ, Федеральное агенство по науке и инновациям, Национальный комитет РАН по тепло- и массообмену, Московский энергетический институт (технический институт). – Т. 3. – М., 2010. – 338 с.
  13. Исаченко, В. П. Теплопередача [Текст] / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.:Энергия, 1975. – 487 с.
  14. Михеев, М. А. Основы теплопередачи [Текст] / М. А. Михеев, И. М. Михеева. – 2 изд. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.
  15. Van Dyke, M. An album of fluid motion [Текст] / M. Van Dyke. – The Parabolic Press. Stanford California, 1982. – 184 p.
  16. Chaplits, A. D., Astapov, A. I. (2007). Visualization of Gas Flows Through Internal Channels (experimental researches methods and results). Dnepropetrovsk: NAS of Ukraine and NSA of Ukraine, Institute of the Technical Mechanics, 210.
  17. Rudenko, A. I., Tereh, A. M., Semenyako, A. V., Nishchik, A. G., Baranyuk, A. V. (2012). The method of flow visualization of gas flow on the surface of bodies of various shapes. Eastern-European Journal Of Enterprise Technologies, 1(9(49)), 51-55.
  18. Babenko, V. V., Musienko, V. P., Turik, V. N., Milyukov, D. E. (2010). Visualization of flow around a hemispherical indentations. Applied hydromechanics, 4, 3-25.
  19. Sparrow, E. M., Molki, M. (1982). Effect of missing cylinder on heat transfer and fluid flow in an array of cylinders in cross-flow. International journal of heat and mass transfer, V. 25, Issue 4, 449-456.
  20. Popov, I. A., Usenkov, R. A. (2002). Experimental investigation of heat and mass transfer on vertical faces with descrete roughness during natural convection. Proceedings of the third Russian National conference on heat transfer, October 21-25, 2002. Moscow, Vol. 3.
  21. Tuz, V. O., Neilo, R. V. (2013). Experimental heat transfer investigation on horizontal cylinder during natural convection. Eastern-European Journal Of Enterprise Technologies, №6.
  22. Shlihting, G. (1974). Boundary layer theory. Moscow “Science”. 712.
  23. Gebhart, B., Jaluria, Y., Mahajan, R. L., Sammakia, B. (1988). Buoyancy-induced flows and transport. New York: Hemisphere publishing corp., 678.
  24. Sesonske, A. (1961). Velocity and temperature distributions about a horizontal cylinder in free convection heat transfer. AIChE Journal, V. 7, Issue 2.
  25. Atayılmaz, S. Ö., Teke, İ. (2009). Experimental and numerical study of the natural convection from a heated horizontal cylinder. International Communications in Heat and Mass Transfer, 36, 731-738.
  26. Harsini, I., Ashjaee, M. (2010). Effect of adiabatic wall on the natural convection heat transfer from a wavy surface created by attached horizontal cylinders. Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 34, Issue 6.
  27. Afanas'eva, V. V., Afanas'ev, A. V. (2010). Мodeling convection based on discrete swirl method. Proceedings of the Fifth Russian National Conference on Heat Transfer, October 25-29, 2010. Moscow, Vol. 3.
  28. Isachenko, V. P., Osipova, V. A., Sukomel, A. S. (1975). Heat transfer. Moscow, USSR: Energy, 487.
  29. Miheev, M. A., Miheeva, I. M. (1977). Heat transfer. Moscow “Energy”, 344p.
  30. Van Dyke, M. (1982). An album of fluid motion. The Parabolic Press. Stanford California, 184.

Published

2014-02-06

How to Cite

Неїло, Р. В. (2014). Smoke visualization under heat transfer by free convection on horizontal cylinder surface. Technology Audit and Production Reserves, 1(1(15), 10–14. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.21207

Issue

Section

Technology audit