An Analysis of Unsteady 2-D Heat Transfer of the Thermal Stratification Flow inside Horizontal Pipe with Electrical Heat Tracing

Heat Tracing이 있는 수평배관 내부 열성층 유동의 비정상 2차원 열전달 해석

A method to mitigate the thermal stratification flow of a horizontal pipe line is proposed by heating external bottom of the pipe with electrical heat tracing. Unsteady two dimensional model has been used to numerically investigate an effect of the external heating on the thermal stratification flow. The dimensionless governing equations are solved by using the control volume formulation and SIMPLE algorithm. Temperature distribution, streamline profile and Nusselt number distributions are analyzed under heating conditions. The numerical results of this study show that the maximum dimensionless temperature difference between hot and cold sections of the inner wall of pipe is 0.424 at dimensionless time of 1,500 and the thermal stratification phenomenon disappears at about dimensionless time of 9,000.

수평배관의 열성층 유동을 완화하기 위하여 아래부분에 Heat Tracing을 한 수평배관의 외부 가열에 의한 열성층 유동과 열전달 특성을 수치적으로 해석하기 위하여 비정상 2차원 모델을 이용하였다. 무차원 지배방정식은 제어체적방법과 SIMPLE 알고리즘을 사용하여 해를 구하였다. Heat Tracing이 있는 수평배관 내부 열성층 유동의 등온선, 유선분포, Nusselt수, 온도 분포를 해석하였다. 무차원 시간 1,500에서 최대 무차원 온도차가 0.424로 계산되어졌고 무차원 시간 9,000 이후에는 열성층 현상이 없어졌다.