Experimental Investigation of Natural Convection Heat Transfer from Fin Arrays for Different Tip-To-Base Fin Spacing Ratios

Year 2017, Volume: 37 Issue: 1, 147 - 157, 01.03.2017

Mehmet Doğan Derya Doğan

Abstract

Kanatçık dizilerinden doğal taşınım ile ısı transferi kanatçık yüksekliği ve kanatçık uç ve taban noktaları arasındaki farklı boşluk oranları için geniş bir Rayleigh sayısı aralığında deneysel olarak araştırılmıştır. Taban kanatçıklar arası mesafe, kanatçık yüksekliği ve kanatçık kalınlığı sırasıyla 12, 100 ve 3 mm olarak sabit tutulmuştur. Kanatçık uç ve taban noktaları arasındaki boşluk oranı 0.25-1 aralığında ve kanat yüksekliği de 15-40 mm arasında değiştirilmiştir. Kanatçık dizisi ve çevre ortam arasındaki verilen bir sıcaklık farkı için kanatçık dizilerinden olan ısı transferinin, kanatçıkların uç ve taban noktaları arasındaki boşluk oranının ve kanatçık yüksekliğinin bir fonksiyonu olarak maksimum bir değer aldığı bulunmuştur. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar, maksimum ısı transferini veren kanatçıkların uç ve taban noktaları arasındaki optimum boşluk oranının C=0.50 ile C=0.75 arasında olduğunu göstermiştir. Maksimum ısı transferini sağlayan bu optimum oran özellikle kanatçık yüksekliğine ve Rayleigh sayısına bağlıdır. Dikdörtgen kesitli kanatçık dizileri ile karşılaştırıldığında optimum orana sahip kanatçık dizilerinden daha yüksek Nusselt sayıları elde edilmiştir. Nusselt sayısındaki bu artışın 33%’e kadar olduğu belirlenmiştir. Yapılan bu çalışma sonucunda Nusselt sayısı için bir ampirik bağıntı türetilmiştir

Keywords

Doğal taşınım, Kanatçık dizileri, Isı transferi, Kanatçık tasarımı

Kanatçık Uç ve Taban Noktaları Arasındaki Farklı Boşluk Oranları için Kanatçık Dizilerinden Doğal Taşınım ile Isı Transferinin Deneysel Araştırılması

Abstract

Natural convection heat transfer from fin arrays was investigated experimentally at a wide range of Rayleigh numbers for fin height and different tip-to-base fin spacing ratios (C=St/Sb) . Base fin spacing, fin length and fin thickness were kept fixed at 12, 100 and 3 mm respectively. The ratio C was varied from 0.25 to 1 and fin height was also varied from 15 to 40 mm. It was found that the convection heat transfer rate from fin array takes on a maximum value as a function of the C and fin height for a given temperature difference between fin arrays and surrounding. The results obtained from experimental study showed that the optimum C which yields the maximum heat transfer rate is between C=0.50 and C=0.75. The optimum ratio also depends strongly on the fin height and Rayleigh number. It was observed that fin arrays with an optimum ratio gave higher Nusselt numbers compared to rectangular shaped fin arrays. The increase in the Nusselt number was determined to be about 33%. An empirical correlation for the Nusselt number was derived in the result of experimental study

Keywords

Natural convection, Fin arrays, Heat transfer, Fin design