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A general method for the experimental determination of local transient heat transfer coefficients

Ein allgemeines Verfahren zur experimentellen Ermittlung der lokalen instationären Wärmeübergangskoeffizienten

  • Published:
Wärme - und Stoffübertragung Aims and scope Submit manuscript

Abstract

A new technique for determining the transient heat transfer coefficients from transient, measured temperatures inside solids is presented. The procedure is capable of handling complex geometries and the temperature dependence of the material properties. The method is straightforward and offers a great deal of flexibility in the model and the number of the unknown heat transfer coefficients. Numerical examples are presented as verification of the method.

Zusammenfassung

Es wird ein neues Verfahren zur experimentellen Bestimmung der lokalen instationären Wärmeübergangskoeffizienten entwickelt, wobei aus den Zeitverläufen der Fluidtemperatur und der an mehreren Stellen im Körper gemessenen Temperaturen ausgegangen wird. Das Lösungsverfahren eignet sich für Körper mit geometrisch komplizierten Formen und mit temperaturabhängigen Stoffwerten. Die Methode ist einfach und bietet eine hohe Flexibilität in bezug auf das Modell und die Anzahl der unbekannten Wärmeübergangskoeffizienten. Zum Verifizieren des Verfahrens werden verschiedene numerische Beispiele herangezogen.

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Abbreviations

a :

inner surface radius of hollow cylinder or nozzle

b :

outer surface radius of hollow cylinder or nozzle

c :

specific heat

f :

experimental data (measured temperature)

h :

heat transfer coefficient

H :

number of time steps in analysis interval

k :

thermal conductivity

L :

thickness of vessel

M :

number of time intervals

n :

unit outward normal to boundary surface

N :

number of segments, also the number of grid points

q :

rate of power generation per unit-volume

r :

radial coordinate

r :

space variable vector

R :

relative radius defined as actual radius divided by outside radius

S :

boundary

t :

time variable

T :

temperature

V :

region

z :

axial coordinate

α :

thermal diffusivity

Δh :

convergence tolerance, Eq. (6)

Δr :

space increment inr direction

ΔR :

dimensionless space increment inr direction

Δt :

time step

Δt k :

time interval, at which heat transfer coefficients are evaluated

Δz :

space increment in z direction

ɛ :

convergence tolerance, Eq. (4)

ϱ:

density

▽:

gradient operator

a :

inner

b :

outer

e, n, s, w :

boundary of control volume, Fig. 5

E, N, S, W :

node identifier, Fig. 5

i :

index of segments or grid points

j :

index of thermocouple locations

k :

index of time intervals

N :

nozzle

0:

at time zero

V :

vessel

∞:

ambient

(l) :

number of iteration cycle

References

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Authors and Affiliations

  1. Institute of Chemical Apparatus and Power Engineering, Technical University of Cracow, ul. Warszawska 24, 31-155, Kraków, Poland

    J. Taler

Authors
  1. J. Taler
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Taler, J. A general method for the experimental determination of local transient heat transfer coefficients. Wärme- und Stoffübertragung 23, 283–289 (1988). https://doi.org/10.1007/BF01001054

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01001054

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