Przedstawiono wyniki badań procesu wymiany ciepła na powierzchniach grzejnych o stosunkowo niskiej temperaturze. Tematem artykułu jest określenie współczynnika x, będącego stosunkiem wartości jednostkowych strumieni ciepła oddawanych z powierzchni grzejnej przez konwekcję i promieniowanie, w określonym przedziale temperatury. Średnia wartość tego współczynnika może być w takim przypadku traktowana jako stała. Pozwala to na proste oszacowanie całkowitego strumienia ciepła oddawanego z powierzchni. Współczynnik x wybranej powierzchni grzejnej został określony doświadczalnie w zadanych jej ustawieniach w przestrzeni, w zakresie temperatury 30°C-50°C. Zastosowanie farby o emisyjności innej niż użytej w eksperymencie zmienia wartość oddawanego całkowitego strumienia ciepła, ale przy pewnych założeniach, jest on dalej łatwy do określenia. Do obliczenia odpowiednich strumieni ciepła wykorzystano równanie Newtona oraz równanie Stefana Boltzmanna. Współczynniki wymiany ciepła przez konwekcję wyznaczono z równań kryterialnych Nu = f (Gr, Pr) oraz wykorzystano symulację w programie Ansys. Wyniki badań mogą być pomocne przy doborze powierzchni grzejnych, zasilanych z niskotemperaturowych źródeł ciepła.
EN
The experimental work presents the research results of heat exchange phenomena on heating surfaces with relatively low temperatures. The aim of the study is obtaining a coefficient x being a ratio of the radiation flux to the convection one from the unit heating surface. This coefficient can be treated as constant in a given temperature range and allows to a simple estimation of the total heat flux dissipated from the surface. The abovementioned coefficient has been determined experimentally for the heating surface, for selected settings in space, in the temperature range 30°C-50°C. The use of paint with a different emissivity than the one used in the experiment changes the value of the total heat flux, but is still easy to determine under certain assumptions. The Newton and the Stefan Boltzmann equation were used to calculate the appropriate heat fluxes. The convection coefficients were determined based on the criterion dependence Nu = f (Gr, Pr) and the simulation in the Ansys program. The results of this work can be helpful in selection the heating surfaces cooperating with low-temperature heat sources.
W artykule poruszono problemy cieplne spotykane w nowoczesnych serwerowniach oraz omówiono ich systemy klimatyzacyjne. W celu optymalizacji i redukcji kosztów związanych z użytkowaniem wspomnianych systemów wykorzystano technikę zwaną numeryczną mechaniką płynów. Metoda ta polega na numerycznym rozwiązaniu podstawowych równań opisujących procesy cieplno-przepływowe jak: równie ciągłości, pędu oraz energii. Artykuł zawiera przykładowe wyniki przeprowadzonych analiz numerycznych dla rzeczywistej serwerowni.
EN
The article describes the thermal problems encountered in modern server rooms and discusses their air conditioning systems as welt. In order to optimize and reduce costs associated with the use of these systems a technique called computational fluid dynamics (CFD) can be applied. This method is based on the numerical solution of basic equations describing the thermal - flow processes such as: continuity, momentum and energy equations. The article contains an example of the numerical results performed for a real server room.
The aim of the study is to examine the impact of the gap between the tip of the scraping blade (scraper) and the wall on the heat transfer. Numerical simulations of heat transfer and fluid flow under mechanical removing of thermal boundary layer were conducted. Due to the complexity of the phenomenon calculations were simplified to the two-dimensional case. As a test case a heat transfer under removing thermal boundary layer via infinite, rectangular scrapers cascade was chosen. Calculations were carried out for different scraper heights, ie. for different gap values. Reynolds and Grashof numbers were constant and equalled 1000 and 10 000 respectively. The range of Prandtl number and the gap varied 0.7-56.0 and 0.005L-0.25L accordingly. The results showed that heat transfer intensification increases with the increasing Prandtl. It was shown that gap value strongly influences both temperature distribution and heat transfer rate. With the decreasing gap heat transfer rate increases.
W pracy zaprezentowano metodę intensyfikacji wymiany ciepła za pomocą mechanicznego zaburzania termicznej warstwy przyściennej. Podano metodę wyznaczania współczynnika wnikania ciepła w takich warunkach oraz przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych. Mechaniczne zrywanie termicznej warstwy przyściennej jest jedną z aktywnych metod intensyfikacji wymiany ciepła. Laminarna warstwa przyścienna temperatury stanowi główny opór cieplny w procesie wymiany ciepła. Usunięcie tej warstwy za pomocą obrotowych elementów mechanicznych (skrobaków) skutkuje zmniejszeniem całkowitego oporu przenikania ciepła, a przez to zwiększeniem przekazywanego strumienia ciepła. Badania przeprowadzono na specjalnie do tego celu zaprojektowanym stanowisku eksperymentalnym. Czynnikiem roboczym było powietrze. Zbadano wpływ prędkości obrotowej łopatek skrobiących na wymianę ciepła. Wyniki badań zostały zaprezentowane w formie wykresów.
Steady state two-dimensional numerical simulation of laminar heat transfer and fluid flow in a scraped surface heat exchanger (SSHE) is presented. Typical SSHE consists of a stator, rotating shaft and scraping blades. Due to symmetry only a quarter of the heat exchanger is modelled. Governing equations for transport of mass, momentum and energy are discretised and solved with the use of commercial CFD code. The results are presented in a nondimensional form for velocity, pressure and temperature distributions. Local and averaged Nusselt number along the stator wall are calculated and depicted in graphs. It was found that the thirty fold increase of the cReynolds number, leads to heat transfer enhancement rate by three times.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.