Laminar, mixed convection heat transfer for flow between horizontal parallel plates with asymmetric heating

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Abstract
An experimental study has been conducted to determine hydrodynamic and thermal conditions in laminar water flow between horizontal parallel plates with uniform, asymmetric heat fluxes. Flow visualization and temperature measurements reveal the existence of a buoyancy driven flow which strongly influences bottom plate conditions but has a weak influence on top plate conditions. Heat transfer at the top plate is dominated by forced convection, while heat transfer at the bottom plate is characterized by mixed convection and can be correlated in terms of the parameter RaH34/GzH for top to bottom heat fluxes less than 2. For the range of heat fluxes considered, top and bottom plate flow conditions are independent of the heat flux at the opposite plate. Une étude expérimentale détermine les conditions hydrodynamiques et thermiques dans un écoulement laminaire d'eau entre plaques parallèles, horizontales avec des flux thermiques uniformes différents. La visualisation de l'écoulement et les mesures de température révèlent l'existence d'une convection naturelle qui influence fortement les conditions sur la plaque inférieure, mais qui a une faible influence sur les conditions à la plaque supérieure. Le transfert thermique à la plaque supérieure est dominé par la convection forcée, tandis qu'à la plaque inférieure agit une convection mixte et il peut être représenté en fonction du paramètre RaH34/GzH pour un rapport de flux inférieur à 2 entre sommet et base. Pour le domaine de flux thermique considéré, les conditions d'écoulement aux plaques supérieure et inférieure sont indépendantes du flux thermique sur la plaque opposée. Das hydrodynamische und thermische Verhalten einer laminaren Strömung von Wasser zwischen zwei horizontalen parallelen Platten mit gleichförmiger asymmetrischer Verteilung der Wärmestromdichte wurde experimentell untersucht. Die Beobachtung der Strömung und Temperatur-messungen zeigen die Existenz einer Auftriebsströmung, die einen groβen Einfluβ auf die Bedingungen an der unteren Platte, aber nur geringen Einfluβ auf die Bedingungen an der oberen Platte hat. Der Wärmeübergang an der oberen Platte wird durch erzwungene Konvektion bestimmt, während der Wärmeübergang an der unteren Platte durch Mischkonvektion charakterisiert ist. Für eine Wärmestromdichte kleiner 2 von der oberen zur unteren Platte kann der Wärnieübergang in Abhängigkeit von RaH34/GzH korreliert werden. Im betrachteten Bereich der Wärmestromdichte sind die Strömungsbedingungen an der oberen und unteren Platte unabhängig von der Wärmestromdichte an der jeweils gegenüberliegenden Platte. ЭкcпCpнмCнтaльнo изyчCны гидpoдниaмичCcкиC и тCплoвыC pCжнмы пpи лaминapнoм тCчCнии вoды мCждy гopизoнтaльными пapaллCльными плacтннaми c oднopoдными acиммCтpичными тCплoвыми пoтoкaми. BизyaльиoC изyчCниC тCчCння н нзмCpCиия тCмпCpaтypы yкaзaлн нa cyщCcтвoвaннC втopичиoгo тCчCння, вызвaннoгo пoдьCмиымн cилaмн, кoтopoC oкaзывaCт cильиoC влияннC нa pCжим y нижнCй, нo cлaбo влияCт нa pCжим y вCpчиCй плacтины. TCплoпCpCнoc y вCpчнCй плacтины oбycлoвлCн выиyждCннoй кoнвCкциCй, в тo вpCмя кaк y нижиCй чapaктCpизyCтcя cмCшaннoй кoнвCкцнCй и oтиoшCннC вCpчнCгo и ннжнCгo пoтoкoв, выpaжCннoC чCpCз пapaмCтp RaH34/GzH, мCньшC 2. Для диaпaзoнa paccмoтpCнныч тCплoвыч пoтoкoв pCжимы тCчCиия y вCpчнCй и нижнCй плacтин нC зaвиcят oт тCплoвoгo пoтoкa y пpoтнвoпoлoжнoй плacтины.