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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
Nouvel éditeur en 2019
 

 ARTICLE VOL 17/1 - 2018  - pp.7-36  - doi:10.3166/i2m.17.7-36
TITRE
Étude expérimentale sur le transfert de chaleur et le coefficient de frottement pour un aérotherme solaire rugueux à bille sphérique inclinée

TITLE
Experimental investigation on heat transfer and friction factor for an inclined spherical ball roughened solar air heater

RÉSUMÉ

L objet de la pr sente enqu te est de d terminer les r sultats du transfert de chaleur et des pertes par frottement pour un aérotherme solaire àbille sphérique inclinée. Les essais ont étémenés dans des conditions extérieures réelles sur le banc d'essai conçu et fabriquésur la terrasse du département d'ingénierie mécanique de NIT Jamshedpur, en Inde. Afin de montrer l'effet de variables environnementales en constante évolution, telles que le rayonnement solaire, la vitesse du vent, la température ambiante, etc., sur les résultats du transfert de chaleur, les lectures ont éténotées toutes les 15 minutes entre 10h00 et 15h00. Cet article traite des résultats exp rimentaux r dig s sous la forme d une augmentation du nombre de Nusselt (Nu) et du coefficient de frottement (f) pour l a rotherme solaire rugueux à bille sphérique inclinéccce (SAH) par rapport àceux qui sont lisses. Les paramètres géométriques d'écoulement et de rugosit ont t modifi s en fonction de l espacement de rugosit relatif (p / e) 9-18, hauteur de rugositérelative (e / Dh) 0,024-0,040, rapport hauteur / diamètre de la bille (e / db) 0,5-2, angle d'attaque (α) 35˚-75˚ et Reynolds no (Re) 2500-18500. Une analyse paramétrique a également étéréalisée et les effets de ces paramètres sur les caractéristiques de Nu et f ont étémontrés. Cet article révèle que l'augmentation maximale de 'Nu' & 'f' pour une variation de 'p / e', 'e / Dh' & 'e / db' et 'α' tait respectivement de l'ordre de 2,1 à 3,54 fois 1,87 à3,21 fois et 2,89 à3,27 & 1,74 à3,56 fois pour «Nu»et 0,84 à1,79 fois, 1,46 à1,91 fois, 1,67 à2,34 fois & 1,21 à2,67 fois pour «f»par rapport àun conduit non rugueux. Les paramètres de rugositéoptimaux trouvés dans la recherche actuelle sont p / e = 15, e / Dh = 0,036, e / db = 1 et α = 55˚. Les r sultats de cette recherche peuvent servir de crit res pour déterminer les performances thermiques et thermohydrauliques de ces aérothermes solaires rugueux et pour comprendre l'ampleur du gain de chaleur utile en choisissant une telle géométrie de rugosité.



ABSTRACT

The purpose of present investigation is to determine the results of heat transfer and frictional losses for an inclined spherical ball roughened solar air heater. Experimentation was conducted under actual outdoor condition at the test rig designed and fabricated at the terrace of the Mechanical Engineering Department, NIT Jamshedpur, India. To show the effect of everchanging environmental variables like solar radiation, wind velocity, ambient temperature, etc, on the heat transfer results, the readings were noted for every 15 minutes in the experimental hours 10:00 to 15:00 hours. The present paper deals with the experimental results drafted in the form of rise in Nusselt number (Nu) and friction factor (f) for spherical ball roughened solar air heater (SAH) over those of smooth ones. Flow and roughness geometrical parameters have been varied as relative roughness pitch (p/e) 9-18, relative roughness height (e/Dh) 0.024-0.040, ball s height to diameter ratio (e/db) 0.5-2, angle of attack (α) 35˚-75˚ and Reynolds no (Re) 2500-18500. Parametric analysis has also been made and the effects of these parameters on Nu and f characteristics have been shown. This article reveals that maximum augmentation in Nu & f for varying p/e , e/Dh & e/db and α was respectively found to be of the order of 2.1 to 3.54 times, 1.87 to 3.21 times and 2.89 to 3.27 & 1.74 to 3.56 times for Nu and 0.84 to 1.79 times, 1.46 to 1.91 times, 1.67 to 2.34 times & 1.21 to 2.67 times for f in compared to non-roughened duct. The optimum roughness parameters found under present investigation is p/e = 15, e/Dh = 0.036, e/db = 1 and α = 55˚. The findings of this research may serve as a criteria to determine thermal and thermohydraulic performance of such roughened solar air heaters and to understand the magnitude of useful heat gain choosing such roughness geometry.



AUTEUR(S)
Ramesh MURMU, P KUMAR, HN SINGH

MOTS-CLÉS
energie solaire, bille sphérique, espacement de rugositérelatif, hauteur de rugosité relative, Rapport hauteur sur diamètre, angle d'attaque.

KEYWORDS
solar energy, spherical ball, relative roughness pitch, relative roughness height, Height to diameter ratio, angle of attack.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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