단열판에 부착된 등온 사각비임에서의 자연대류 열전달에 관한 연구

A Study on the Natural Convection from the Isothermal Square Beam Attached to an Adiabatic Plate

본 연구는 장방형 발열체 주위에서의 열전달 특성을 고려하기 위하여 주위유체가 공기인 정상, 층류 상태하에서 수평단열판에 등온 사각비임이 부착된 경우 발열체 주위에서의 자연대류 열전달현상을 단열판의 경사각과 Rayleigh수를 변수로 하여 실험적으로 고찰하였다. 단열판의 경사각 ${\theta}$를 변화시킴으로써 비임의 수평 및 수직표면에 의해 형성되는 열상승류의 영향에 따라 서로 다른 온도장과 유동장이 형성되었고 ${\theta}=45^{\circ}$인 경우의 직각모서리를 제외한 나머지 직각모서리에서 가열된 상승류의 상호작용에 의해 국소 Nusselt수가 증가하였다. Rayleigh수가 증가함에 따라 ${\theta}=90^{\circ}$인 경우 $X_2$표면에서의 Thermal depression 현상이 가장 현저하였으며, ${\theta}=-45^{\circ}$인 경우 $X_1$ 표면에서의 유동 정체현상이 가장 심하였다. 단열판의 경사각을 변화시켜 실험 고찰한 결과 전평균 Nusselt수는 ${\theta}=45^{\circ}$인 경우 최대, ${\theta}=-45^{\circ}$인 경우 최소였다.

Steady laminar natural convection heat transfer from the isothermal square beam attached to an adiabatic plate has been studied for various inclination angles of the adiabatic plate and Rayleigh number by using Mach-Zehnder interferometer in air. As the inclination angles change, the different temperature and fluid flow field were obtained by the ascending heated fluid and the adiabatic plate. In this study, the inclination angles were $0^{\circ}$(positive & negative), $45^{\circ}$(positive & negative), and $90^{\circ}$. The maximum total mean Nusselt number value was found at a positive inclination angle ${\theta}=45^{\circ}$.