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Transient freezing in laminar tube-flow

Authors

  • Eugene P. Martinez,

    1. Department of Mechanical Engineering, University of Houston, Houston, Texas
    Current affiliation:
    1. Associate Professor, Department of Mechanical Engineering. Lamar University, P.O. Box 10028, Beaumont, Texas, 77710, U.S.A
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  • Richard T. Beaubouef

    Associate Professor
    1. Department of Mechanical Engineering, University of Houston, Houston, Texas
    Current affiliation:
    1. Department of Mechanical Engineering, University of Houston, 3801 Cullen Blvd., Houston, Texas 77004, U.S.A
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Abstract

A new model is presented for treating transient freezing in laminar tube-flow. The liquid motion is constrained by requiring head-loss versus flow-rate to match that of a linear pump-characteristic curve. This feature enables the model to describe freezing conditions which may lead to occlusion of the tube with solid-phase material.

The results demonstrate the sensitivity of tube occlusion both to temperature and liquid-pumping capability. Both steady-state and transient results obtained compare favorably with those found in the literature, which include an exact steady-state solution. Maximum error is estimated at 15%.

Abstract

On présente un nouveau modèle pour le traitement de la congélation temporaire qui se produit lors de l'écoulement dans un tube laminaire. On restreint le mouvement du liquide en s'assurant que le rapport entre la perte de charge et le débit corresponde à celui d'une courbe caractéristique pour une pompe linéaire; cela permet au modèle d'indiquer les conditions de congélation qui peuvent conduire à l'occlusion du tube avec des matières solides.

Les résultats qu'on a obtenus démontrent la sensibilité de l'occlusion du tube à la température et à la capacité de pompage du liquide. Les informations obtenues en régime permanent et en régime transitoire se comparent favorablement avec les données publiées, lesquelles comprennent une solution exacte en régime permanent. On considère que l'erreur maximale est de 15%.

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