Heat and mass transfer within a vertical pipe with a surface heating element of variable size

انتقال گرما و جرم به علت جریان مایع بالادست در یک لوله عمودی که در برخی از منطقه بوجود می آید به علت عنصر گرمای خارجی بر روی سطح لوله در نظر گرفته شده است. برخلاف اغلب مواردی که در ادبیات مورد بررسی قرار گرفته اند، گرما را به طور یکنواخت در کل لوله بررسی می کنند، ما اجازه می دهیم که بخاری را در یک منطقه کوچکتر از سطح لوله عمل کنیم. برای اولین بار یک مدل انتقال گرما و جرم برای توصیف سرعت، فشار و تکامل دمای در یک لوله عمودی با فرض تقارن استوانه ای تولید می کنیم. با استفاده از یک روش عنصر محدود، می توانیم شبیه سازی های عددی را برای این مدل به دست آوریم. ما راه حل های مختلف را با انواع تنظیم کننده های بخاری مقایسه می کنیم تا بدانیم چگونه اندازه و قرار دادن عنصر گرما روی سطح لوله باعث تغییر خواص حرارتی مایع می شود. ما دریافتیم که یک عنصر گرمای کوچکتر که در بالای لوله نصب شده است، هنوز هم می تواند گرمای کافی را ارائه کند به طوری که دمای مایع خروج از بالای لوله خواص حرارتی مطلوب برای یک کاربرد خاص است و در چنین مواردی حرارت لازم نیست کل طول لوله چنین پیکربندی می تواند کارآمدتر باشد، زیرا نیاز به مواد کمتر برای عنصر حرارت دارد، در حالی که نیاز به انرژی کمتر برای گرمایش نیز دارد. از سوی دیگر، اگر عنصر گرما بیش از حد کوچک باشد یا در طول لوله قرار نداشته باشد، ممکن است بدست آوردن خصوصیات حرارتی مطلوب در مایع که ممکن است با یک عنصر گرمایش که تمام طول لوله را پوشش داده است، امکان پذیر نباشد.