Optimum separation of asymmetrically heated sub-channels forming a bundle: influence of simultaneous flow and temperature

 This paper focuses on laminar heat and fluid flow in an array of sub-channels placed in an uniform stream, which is characterized by a fixed pressure difference and a developing velocity and temperature. The dominant feature of the study deals with the optimal selection of the plate-to-plate separation between subchannels placed in a specified volume that renders maximum heat transmission from the heated plates to the moving fluid. Asymmetric heating from one plate in a typical sub-channel to either air or water is produced by uniform temperature in one case and uniform heat flux in the other case. Upon relaxing the vital condition of developing velocity, the numerical computations for the optimal separation and the maximum heat transmission incurred in little error for both cooling fluids.  In der Arbeit wird der laminare Fluid-und Wärmestrom in einer Anordnung von Parallelkanälen untersucht, die von einer gleichförmigen Strömung beaufschlagt wird. Letztere soll unter der Wirkung einer konstanten Druckdifferenz bei gleichzeitiger Ausbildung der Geschwindigkeits- und Temperaturprofile zustande kommen. Hauptziel der Untersuchung ist die Ermittlung eines optimalen Plattenabstandes bei vorgegebenem Bauvolumen, so daß ein möglichst hoher Wärmestrom von den einseitig beheizten Platten an das Fluid übertragen werden kann. Die asymmetrische Wärmeabfuhr von einer Platte eines typischen Unterkanals an Luft oder Wasser soll entweder bei konstanter Temperatur oder bei konstantem Wärmefluß erfolgen. Bei Verzicht auf die wesentliche Bedingung, daß sich das Geschwindigkeitsprofil erst entwickeln soll, liefern die numerischen Berechnungen für den optimalen Plattenabstand und den maximalen Wärmestrom bezüglich beider Kühlmedien nur geringe Abweichungen.