Fluid flow and heat transfer in an axially rotating pipe. 2, Effect of rotation on laminar pipe flow

Abstract

The effects of tube rotation on the velocity and temperature distribution, on the friction coefficient and on the heat transfer to a fluid flowing laminar inside a tube are examined by analysis. It is demonstrated that the rotation has a destabilizing effect on a laminar pipe flow, which changes to turbulent flow. Free convection vortices, that occur, if the pipe wall is heated, disappear with a growing rotation velocity of tbe tube. For that purpose a perturbation calculation is performed. By the results of this calculation the disappearance of the free convection vortices is demonstrated evidently. Der Einfluß der Rotation auf Geschwindigkeits- und Temperaturprofile, Reibungsbeiwert und Wärmeübergangszahl einer laminaren Rohrströmung wird theoretisch untersucht. Es wird gezeigt, daß die Rotation eine destabilisierende Wirkung auf die laminare Strömung ausübt, die aufgrund der Rotation umschlägt und turbulent wird. Die durch die Beheizung der Rohrwand aufiretenden natürlichen Konvektionzellen verschwinden jedoch mit einer zunehmenden Drehzahl des Rohres. Hierzu wird eine Störungsrechnung durchgeführt, mit deren Ergebnissen das Verschwinden der Konvektionszellen sehr anschaulich gezeigt werden kann.