Published February 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Effect of arc-shaped twisted-baffles on augmented heat transfer in a rectangular duct

Creators

  • 1. King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang
  • 2. Mahanakorn University of Technology
  • 3. Sakon Nakhon Rajabhat University
  • 4. Rajamangala University of Technology Isan
  • 5. Mie University

Description

In this current work, the effect of utilizing arc-shaped twisted-baffles (T-ABs) in a rectangular air channel on thermal performance factor (TPF) has been experimentally studied. In these experiments, the influence of the changes in parameters such as dimensions of pitch ratio (p/w), attached arc-shape angle (α), and Reynolds number (Re) are explored. The comparisons demonstrate that a channel mounted with arc-shaped twisted-baffles yielded considerably greater Nusselt numbers than a smooth channel, possibly attributable to multiple-impinging jets near the channel surface. Heat transfer enhancements of twisted arc-shaped baffles (T-AB) having larger attack angles were superior to those having smaller attack angles. The one with α = 90o offered greater heat transfer rates than the ones with α = 20o, 40o, 60o, and 80o by approximately 8%, 7%, 4%, and 2%, respectively. The superior heat transfer was attributed to the better contact between the working fluid and heat transfer surfaces. In addition, utilizing arc-shaped twisted-baffles with the lowest p/w of 4.0, in a channel produced stronger vortices and multiple impinging jets, which caused better fluid mixing than other p/w. The optimum condition is achieved using T-ABs at an attached arc-shape angle of α = 90o, p/w = 4.0 and Re = 4000, where the heat transfer rate (Nu), friction factor (f) and TPF are found to be, respectively, 3.31, 4.68 and 1.98 times greater than those of a plain channel.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذا العمل الحالي، تمت دراسة تأثير استخدام الحواجز الملتوية على شكل قوس (T - ABs) في قناة هوائية مستطيلة على عامل الأداء الحراري (TPF) تجريبيًا. في هذه التجارب، يتم استكشاف تأثير التغييرات في المعلمات مثل أبعاد نسبة الملعب (p/w)، وزاوية شكل القوس المرفقة (α)، وعدد رينولدز (Re). تُظهر المقارنات أن القناة المثبتة بعوارض ملتوية على شكل قوس أسفرت عن أرقام نوسيلت أكبر بكثير من القناة السلسة، وربما تُعزى إلى النفاثات متعددة الفتحات بالقرب من سطح القناة. كانت تحسينات نقل الحرارة للحواجز الملتوية على شكل قوس (T - AB) التي لها زوايا هجوم أكبر متفوقة على تلك التي لها زوايا هجوم أصغر. قدمت تلك التي تحتوي على α = 90o معدلات نقل حرارة أكبر من تلك التي تحتوي على α = 20o و 40o و 60o و 80o بنسبة 8 ٪ و 7 ٪ و 4 ٪ و 2 ٪ على التوالي. يعزى نقل الحرارة الفائق إلى التلامس الأفضل بين سوائل العمل وأسطح نقل الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام حواجز ملتوية على شكل قوس مع أدنى سعر/وزن 4.0، في قناة أنتجت دوامات أقوى ونفاثات اصطدام متعددة، مما تسبب في خلط السوائل بشكل أفضل من السعر/الوزن الآخر. يتم تحقيق الحالة المثلى باستخدام T - ABs بزاوية شكل قوس متصلة α = 90o و p/w = 4.0 و Re = 4000، حيث تم العثور على معدل نقل الحرارة (Nu) وعامل الاحتكاك (f) و TPF، على التوالي، 3.31 و 4.68 و 1.98 مرة أكبر من تلك الخاصة بالقناة العادية.

Translated Description (French)

Dans ce travail actuel, l'effet de l'utilisation de déflecteurs torsadés en forme d'arc (T-ABs) dans un canal d'air rectangulaire sur le facteur de performance thermique (TPF) a été étudié expérimentalement. Dans ces expériences, l'influence des changements de paramètres tels que les dimensions du rapport de pas (p/w), l'angle de forme d'arc attaché (α) et le nombre de Reynolds (Re) sont explorés. Les comparaisons démontrent qu'un canal monté avec des chicanes torsadées en forme d'arc a donné des nombres de Nusselt considérablement plus élevés qu'un canal lisse, probablement attribuables à des jets multiples près de la surface du canal. Les améliorations du transfert de chaleur des chicanes en forme d'arc torsadé (T-AB) ayant des angles d'attaque plus grands étaient supérieures à celles ayant des angles d'attaque plus petits. Celui avec α = 90o offrait des taux de transfert de chaleur plus élevés que ceux avec α = 20o, 40o, 60o et 80o d'environ 8 %, 7 %, 4 % et 2 %, respectivement. Le transfert de chaleur supérieur a été attribué au meilleur contact entre le fluide de travail et les surfaces de transfert de chaleur. En outre, l'utilisation de chicanes torsadées en forme d'arc avec le p/w le plus bas de 4,0, dans un canal, a produit des tourbillons plus forts et de multiples jets incidents, ce qui a provoqué un meilleur mélange de fluide que les autres p/w. La condition optimale est obtenue en utilisant des T-AB à un angle de forme d'arc attaché de α = 90o, p/w = 4,0 et Re = 4000, où le taux de transfert de chaleur (Nu), le facteur de frottement (f) et le TPF se révèlent être, respectivement, 3,31, 4,68 et 1,98 fois supérieurs à ceux d'un canal ordinaire.

Translated Description (Spanish)

En este trabajo actual, se ha estudiado experimentalmente el efecto de la utilización de deflectores retorcidos en forma de arco (T-AB) en un canal de aire rectangular sobre el factor de rendimiento térmico (TPF). En estos experimentos, se explora la influencia de los cambios en parámetros como las dimensiones de la relación de paso (p/w), el ángulo de forma de arco adjunto (α) y el número de Reynolds (Re). Las comparaciones demuestran que un canal montado con deflectores retorcidos en forma de arco produjo números de Nusselt considerablemente mayores que un canal liso, posiblemente atribuible a chorros de múltiples impactos cerca de la superficie del canal. Las mejoras en la transferencia de calor de los deflectores en forma de arco retorcido (T-AB) que tienen ángulos de ataque más grandes fueron superiores a las que tienen ángulos de ataque más pequeños. El que tenía α = 90o ofreció mayores tasas de transferencia de calor que los que tenían α = 20o, 40o, 60o y 80o en aproximadamente 8%, 7%, 4% y 2%, respectivamente. La transferencia de calor superior se atribuyó al mejor contacto entre el fluido de trabajo y las superficies de transferencia de calor. Además, la utilización de deflectores retorcidos en forma de arco con el p/w más bajo de 4.0, en un canal produjo vórtices más fuertes y múltiples chorros de impacto, lo que causó una mejor mezcla de fluidos que otros p/w. La condición óptima se logra utilizando T-AB en un ángulo en forma de arco adjunto de α = 90o, p/w = 4.0 y Re = 4000, donde la tasa de transferencia de calor (Nu), el factor de fricción (f) y el TPF son, respectivamente, 3.31, 4.68 y 1.98 veces mayores que los de un canal liso.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير الحواجز الملتوية على شكل قوس على نقل الحرارة المعزز في قناة مستطيلة
Translated title (French)
Effet des chicanes torsadées en forme d'arc sur le transfert de chaleur accru dans un conduit rectangulaire
Translated title (Spanish)
Efecto de los deflectores retorcidos en forma de arco en la transferencia de calor aumentada en un conducto rectangular

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4319219330
DOI
10.1016/j.csite.2023.102754

Is supplement to
https://openalex.org/W829180496 (Other)
https://openalex.org/W4388783269 (Other)
https://openalex.org/W4200428489 (Other)
https://openalex.org/W2902192968 (Other)
https://openalex.org/W2333814574 (Other)
https://openalex.org/W2051151783 (Other)
https://openalex.org/W2038699709 (Other)
https://openalex.org/W1971573315 (Other)
https://openalex.org/W1796492347 (Other)
https://openalex.org/W1200081154 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1964879715
  • https://openalex.org/W1975779271
  • https://openalex.org/W1992947813
  • https://openalex.org/W2018084906
  • https://openalex.org/W2021421905
  • https://openalex.org/W2049570870
  • https://openalex.org/W2050752754
  • https://openalex.org/W2064377882
  • https://openalex.org/W2070554203
  • https://openalex.org/W2076820295
  • https://openalex.org/W2114844881
  • https://openalex.org/W2341822376
  • https://openalex.org/W2346814229
  • https://openalex.org/W2508596589
  • https://openalex.org/W2584975176
  • https://openalex.org/W2774250661
  • https://openalex.org/W2910621327
  • https://openalex.org/W2910812058
  • https://openalex.org/W3135824148
  • https://openalex.org/W3160809720
  • https://openalex.org/W3179048340
  • https://openalex.org/W3197067949
  • https://openalex.org/W4210636945
  • https://openalex.org/W4211069495
  • https://openalex.org/W4220911879
  • https://openalex.org/W4223539957
  • https://openalex.org/W4226340728
  • https://openalex.org/W4241159871
  • https://openalex.org/W4281693799
  • https://openalex.org/W4284977956
  • https://openalex.org/W4300708667
  • https://openalex.org/W4308448054