Tubular Geometry में Heat Transfer के लिए Empirical Correlations | हिंदी

Heat transfer analysis में tubular geometry बहुत common है क्योंकि pipelines, boilers, condensers, heat exchangers, और radiators जैसे systems में fluid flow cylindrical tubes के अंदर या बाहर होता है। इस ब्लॉग में हम tubular geometry में empirical correlations को समझेंगे जो heat transfer coefficient calculate करने के लिए इस्तेमाल होते हैं।

Tubular Geometry में Heat Transfer के Types

Tube-based systems में heat transfer दो main तरीके से होता है:

• 1. Internal Flow: Fluid tube के अंदर flow करता है।
• 2. External Flow: Fluid tube के बाहर flow करता है।

Internal flow के लिए heat transfer coefficient tube diameter, fluid velocity और properties पर depend करता है, जबकि external flow में cross-flow dynamics dominate करते हैं।

Important Dimensionless Numbers

Empirical correlations के लिए निम्न dimensionless numbers का उपयोग किया जाता है:

• Re: Reynolds Number → Flow regime decide करता है।
• Pr: Prandtl Number → Fluid properties का ratio बताता है।
• Nu: Nusselt Number → Convective heat transfer coefficient calculate करने के लिए।

1. Laminar Flow Heat Transfer Correlation

जब Reynolds number Re < 2300 हो, तब laminar flow होता है। Tube के अंदर fully developed laminar flow के लिए correlation:

Nu = 3.66

यह तब valid है जब constant wall temperature हो।

2. Turbulent Flow Heat Transfer Correlation (Dittus-Boelter Equation)

Turbulent flow के लिए सबसे commonly used empirical correlation:

Nu = 0.023 Re^0.8 Prⁿ

जहाँ:

• n = 0.4 जब fluid को heat किया जा रहा हो।
• n = 0.3 जब fluid को cool किया जा रहा हो।

यह formula तब valid है जब 0.7 ≤ Pr ≤ 160 और Re > 10,000।

3. Sieder-Tate Correlation

जब fluid properties wall temperature पर vary करती हैं, तब Sieder-Tate correlation अधिक accurate होता है:

Nu = 0.027 Re^0.8 Pr^1/3 (μ/μ_w)^0.14

यह formula heat exchangers और chemical reactors में widely use होता है।

4. External Flow over Tubes

जब fluid tube के बाहर flow करता है, तब empirical correlation इस प्रकार है:

Nu = C Re^m Pr^1/3

जहाँ C और m का मान Reynolds number की range पर depend करता है।

Applications of Empirical Correlations

Empirical correlations का इस्तेमाल कई practical engineering systems में होता है:

• Heat exchangers में tube-side heat transfer design
• Boiler और condenser performance calculation
• HVAC systems में pipe network optimization
• Automobile radiators में thermal performance analysis

निष्कर्ष

Heat transfer in tubular geometry को accurately analyze करने के लिए empirical correlations बहुत महत्वपूर्ण हैं। Flow regime, fluid properties और geometry के आधार पर सही correlation चुनकर engineers efficient thermal designs बना सकते हैं।