Analysis of laminar flow forced convection heat transfer with uniform heating in the entrance region of a circular tube

Authors

  • Habib H. Al-Ali,

    1. Department of Chemical Engineering and Petroleum Refining, Colorado School of Mines, Golden, CO 80401, USA
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  • M. Sami Selim

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering and Petroleum Refining, Colorado School of Mines, Golden, CO 80401, USA
    • Department of Chemical Engineering and Petroleum Refining, Colorado School of Mines, Golden, CO 80401, USA
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Abstract

A new integral or boundary-layer solution for laminar flow heat transfer in the combined entrance region of a circular tube is presented for the case of constant wall heat flux. The solution is based on the hydrodynamic inlet-filled region concept originally proposed by Ishizawa (1966) and later adopted by Mohanty and Asthana (1978) to hydrodynamically developing flow through a circular tube. Unlike available boundary-layer solutions, the new analysis provides results which join smoothly and asymptotically to the fully developed values. Results for the Nusselt number were found to agree favorably with available numerical solutions.

Abstract

On présente une nouvelle solution intégrale ou de couches limites pour le transfert de chaleur en écoulement laminaire dans la région d'entrée combinée d'un tube circulaire pour un flux de chaleur à la paroi constant. La solution s'inspire du concept de région hydrodynamique remplie à l'entrée initialement proposé par Ishizawa (1966) et adopté plus tard par Mohanty et Asthana (1978) pour un écoulement en développement hydrodynamique dans un tube circulaire. Con-trairement aux solutions de couches limites disponibles, cette nouvelle analyse fournit des résultats qui rejoignent de façon naturelle et asymptotique les valeurs pour les écoulements entièrement développés. On a trouvé que les résultats relatifs au nombre de Nusselt concordaient favorablement avec les résultats des solutions numériques existantes.

Ancillary