Entropy generation due to non-Newtonian fluid flow in annular pipe with relative rotation: constant viscosity case

• Autorzy: Kahraman A. , Yurusoy M.

Warianty tytułu

PL

Generacja entropii przy przepływie indukowanym względnym ruchem obrotowym ścian pierścieniowego przewodu - przypadek przepływu o stałej lepkości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Entropy generation due non-Newtonian fluid flow in an annular pipe with relative rotation is investigated. A third grade fluid with constant viscosity is accommodated in the analysis. Relative rotational motion is present between inner and outer cylinders, which induces the flow. Analytical solutions for velocity and temperature distributions are presented, and entropy generation number is computed for different dimensionless values of non-Newtonian viscosity, Brinkman’s number and velocity ratio. It is found that the increasing of dimensionless non-Newtonian viscosity lowers the number entropy generation. This is more pronounced in the region close to the annular pipe inner wall. The increasing of Brinkman’s number enhances the number entropy generation, particularly in the vicinity of the annular pipe inner wall.

PL

W pracy zbadano zagadnienie generacji entropii obserwowanej podczas przepływu nieniutonowskiej cieczy przez przewód pierścieniowy, którego ścianki obracają się względem siebie. Do analizy przyjęto płyn trzeciego stopnia o stałej lepkości. Przepływ czynnika jest indukowany względnym ruchem obrotowym zewnętrznego i wewnętrznego cylindra tworzącego ścianki przewodu. Rozwiązania analityczne zaprezentowano dla rozkładu prędkości i temperatury płynu, a liczbę generacyjną entropii wyznaczono dla różnych wartości lepkości nieniutonowskiej cieczy, liczby Birnkmana i stosunku prędkości obwodowej cylindrów. Potwierdzono, że zwiększenie bezwymiarowej lepkości obniża liczbę generacyjną entropii. Ten efekt jest szczególnie wyraźny w obszarze bliskim ściany wewnętrznego cylindra. Wzrost liczby Birnkmana powiększa liczbę generacyjną entropii, także w pobliżu ściany wewnętrznej przewodu.

Słowa kluczowe

EN

non-Newtonian fluid; third grade fluid; entropy generation number

PL

nieniutonowskie ciecze; płyny trzeciego stopnia; liczba generacyjna entropii

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 46 nr 1
• Strony: 69--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Kahraman A.

autor

Yurusoy M.

• Technical Education Faculty, Selcuk University, Konya, Turkey,

Bibliografia

• 1. Beard D.W., Walters K., 1964, Elastico-viscous boundary layer flows, Proc. Cambridge Philos. Soc., 60, 667-674
• 2. Bejan A., 1979, A study of entropy generation in fundamental convective heat transfer, J. Heat Transfer, 101, 719-725
• 3. Bejan A., 1995, Entropy Generation Minimization, CRC Press, New York
• 4. Demirel Y., Kahraman R., 2000, Thermodynamic analysis of convective heat transfer in an annular packed bed, International Journal of Heat and Fluid Flow, 21, 442-448
• 5. Dunn J.E., Fosdick R.L., 1974, Thermodynamics, stability, and boundedness of fluids of complexity 2 and fluids of second grade, Arch. Rat. Mech. Anal., 56, 191
• 6. Fosdick R.L., Rajagopal K.R., 1980, Thermodynamics and stability of fluids of third grade, Proc. R Soc. Lond., A339, 351-377
• 7. Mahmud S., Fraser R.A., 2002, Inherent irreversibility of channel and pipe flows for non-Newtonian fluids, Int. Comm. Heat Mass Transfer, 29, 577-587
• 8. Maron D.M., Cohen S., 1991, Hydrodynamics and heat/mass transfer near rotating surfaces, Adv. Heat Transfer, 21, 141-183
• 9. Massoudi M., Christie I., 1995, Effect of variable viscosity and viscous dis- sipation on the flow of a third grade fluid in a pipe, Int. J. Non-Linear Mech., 30, 687-699
• 10. Peters G.W.M., Baaijens F.P.T., 1997, Modeling of non-isothermal viscoelastic flows, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 68, 205-224
• 11. Sahin A.Z., 1998, Second law analysis of laminar viscous flow through a duct subjected to constant wall temperature, ASME J. Heat Transfer, 120, 76-83
• 12. Sahin A.Z., 1999, Effect of variable viscosity on the entropy generation and pumping power in a laminar fluid flow through a duct subjected to constant heat flux, Heat Mass Transfer, 35, 499-506
• 13. Szeri A.Z., Rajagopal K.R., 1985, Flow of a non-Newtonian fluid between heated parallel plates, Int. J. Non-Linear Mech., 20, 91
• 14. Yilbas B.S., Y¨ur¨usoy M., Pakdemirli M., 2004, Entropy analysis for non- Newtonian fluid flow in annular pipe: Constant viscosity case, Entropy 304-315
• 15. Y¨ur¨usoy M., Pakdemirli M., 2002, Approximate analytical solutions for the flow of a third grade fluid in a pipe, Int. J. Non-Linear Mech., 37, 187-195
• 16. Zhang Z., Shi L., 1999, Shannon entropy characteristics of two phase flow systems, Journal of Applied Physics, 85, 7544-7551