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AbstractAbstract
[en] In a sodium layer heated from below and cooled from above, the integral Nusselt numbers are determined in a range of Rayleigh numbers 1.5x103 < Ra < 2.5x105. The experiments are performed in containers with dimensions of 500 mm in diameter and 15 mm and 45 mm in height. The relevant quantities are evaluated from measured temperature and heating power data. The experiments show that the heat transfer across the layer is determined mainly by heat conduction up to Rayleigh number Ra ≅ 104. Beyond this value a significant increase of the convective heat transport is observed. At a Rayleigh number of 4x104 the Nusselt number achieves the value Nu = 1.7. This result differs from values given by Nusselt-Rayleigh number correlations reported in the literature for liquids with higher Prandtl number. A regression analysis of the experimental data results empirical correlations for the Nusselt number. A time series analysis of the time dependent temperature signals shows that the measured temperature fluctuations exhibit predominantly stochastic features. However, in the lower range of Rayleigh numbers 1.5x103 < Ra < 2x104 certain regular frequencies can be identified from peaks in broadband power density spectra. These frequencies correspond to fluctuations of a period of 80 to 200 seconds. These regular frequencies are explained by instabilities of the cellular pattern in the convection layer reported in the literature. (orig./HP)
[de]
Mit Hilfe von Temperaturmessungen in einer horizontalen fluessigen Natriumschicht, werden in einem Rayleigh-Zahlbereich von 1.5x103 < Ra < 2.5x105 die integralen Nusselt-Zahlen bestimmt. Hierbei ergibt sich, dass der Waermedurchgang durch die Schicht bis zu Rayleigh-Zahlen um 104 wesentlich durch Waermeleitung erfolgt. Darueber hinaus zeigt sich eine rasche Zunahme des konvektiven Waermetransports, so dass bereits bei Rayleigh-Zahlen um 4x104 Waermeuebergangszahlen Nu ≅ 1.7 beobachtet werden. Aus den Experimenten werden fuer die Nusselt-Zahlen in Abhaengigkeit der Rayleigh-Zahl empirische Beziehungen abgeleitet. Eine Analyse der zeitlich veraenderlichen Temperaturschwankungen in der Natriumschicht ergibt, dass die gemessenen Temperatursignale ueberwiegend stochastischen Charakter besitzen. Genauere Analysen zeigen aber, dass im unteren Rayleigh-Zahlbereich zwischen 1.5x103 < Ra < 2x104 zu bestimmten Zeitabschnitten ueber Zeitraeume bis zu 800 Sekunden regelmaessige Signalschwankungen detektiert werden koennen. Die Signalanteile besitzen Perioden zwischen 80 und 200 Sekunden. (orig./HP)Original Title
Benard-Konvektion in fluessigen Natriumschichten
Primary Subject
Secondary Subject
Source
Aug 1989; 150 p; Diss.
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
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