The freeze-shut of a convectively cooled parallel plate channel subjected to laminar internal liquid flow

Abstract

The paper presents an approximative solution for the time dependent development of the ice layers at the cooled walls inside a parallel plate channel. The upper and the lower wall of the channel are cooled by an uniform external convection. By assuming a constant pressure drop across the channel, the freeze-shut of the planar channel could be calculated approximately. It was found out that the origin of the freezing fronts moves upstream during the ice layer growth. Furthermore a simple criterion is presented to predict whether a given system will lead to blockade.

Die vorliegende Arbeit stellt eine Approximationslösung vor, die das instationäre Wachstum der Eisschichten in einem ebenen, laminar durchströmten Kanal beschreibt. Die obere und die untere Wand des Kanals werden hierbei konvektiv gekühlt. Unter der Annahme eines zeitlich konstanten Druckverlustes im Kanal ist es möglich, das instationäre Verhalten der Erstarrungsfronten, bis hin zur Blockade des Kanals, approximativ zu berechnen. Als ein Ergebnis der Arbeit ergibt sich, daß der örtliche Beginn der erstarrten Schicht an der Kanalwand mit dicker werdenden Eisschichten stromaufwärts wandert. Weiterhin wird ein Kriterium angegeben, das es erlaubt, a priori darüber zu entscheiden, ob das System bei den vorliegenden Verhältnissen zufriert.