Heat transfer in an annular space fitted with heating blocks of moderate heights: Multicellular regimes

 

 

Transfert thermique dans un espace annulaire muni

de blocs chauffants de hauteurs modérées :

Régimes multicellulaires

 

A. Idrissi, A. Cheddadi*, M.T. Ouazzani

Equipe de Recherche « Systèmes Thermiques », Ecole Mohammadia d’Ingénieurs,

B.P 756 Agdal, Université Mohamed V, Rabat, Maroc.

* Corresponding author. E-mail: cheddadi@emi.ac.ma

Received: 04 August 2014; revised version accepted: 26 November 2014

 

Abstract

                In this paper, a numerical study of thermconvective effects in an isothermal horizontal annulus fitted with heating blocks and air filled, Pr=0.7, is presented. Depending on the height, h, of blocks, this investigation gives an accurate description of the flow pattern and heat transfer rate for a large range of Rayleigh numbers (103=Ra=104),  radii ratio, R=2, width of blocks, l=0.109, height (0.14=h=0.25), angular position, j=0.82p. A critical Rayleigh number for the apparition of multicellular regimes is determined. These flows lead to overall heat transfer rates better than those given by classical single-cell flows obtained without blocks.

 

Keywords: Annular space; Heating blocks; Multicellular regimes; Critical Rayleigh; Rate of heat transfer.

 

Résumé

                Dans ce papier, on présente une étude numérique des effets thermoconvectifs induits par la présence de

deux blocs chauffants d’une hauteur h et d’une largeur, l=0.109, dans un espace annulaire rempli d’air, Pr=0.7, et compris entre deux cylindres coaxiaux de rapport de forme R=2. L’investigation a été menée, dans le but de comprendre l’influence de la hauteur des blocs sur la structure de l’écoulement et sur le taux de transfert de chaleur, pour une gamme des nombres de Rayleigh variant de 103 à 104 et pour une position angulaire des blocs j=0.82p. Un nombre de Rayleigh critique, caractérisant l’apparition de régimes multicellulaires, est déterminé pour des valeurs modérées de h, allant de 0.14 à 0.25. Ces régimes permettent d’obtenir des taux de transfert de chaleur globaux supérieurs à ceux des régimes monocellulaires classiques obtenus sans bloc.

 

Mots clés: espace annulaire, blocs chauffants, régimes multicellulaires, Rayleigh critique, taux de transfert de chaleur.

 

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