تخمین دمای جریان سیال داخل لوله‌ افقی با استفاده از روش انتقال حرارت معکوس تحلیلی

در صنایع برای انتقال سیالات معمولا از لوله‌ها استفاده می‌شود. تعیین دمای سیال درون لوله‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. اگر چه روش‌های تجربی مختلفی جهت اندازه‌گیری دمای سیالات درون لوله‌ها وجود دارد ولی مواردی نیز وجود دارد که اندازه‌گیری دمای این سیالات به روش‌های تجربی مشکل یا غیر ممکن است. در این موارد روش انتقال حرارت معکوس می‌تواند تخمینی مناسب از دمای سیال داخل لوله‌ها در اختیار ما قرار دهد. روش‌های تحلیلی و عددی فراوانی جهت حل مسائل معکوس وجو د دارد. در این پژوهش تخمین دمای سیال داخل لوله‌ها با استفاده از روش معکوس تحلیلی در دو حالت مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در حالت اول شرط مرزی سطح خارجی لوله دما ثابت و در حالت دوم سطح خارجی لوله عایق می‌باشد. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که روش انتقال حرارت معکوس تحلیلی می‌تواند تخمینی مناسب از دمای سیال داخل لوله‌ها در شرایط مختلف در اختیار ما قرار دهد.

Estimation of flow temperature in horizontal pipe using analytical inverse heat transfer

Pipeline systems are widely used in gas refineries, oil factories chemical power plants. It is important to measure the fluid temperature in this pipeline. Numerous cases, however, exist where the internal fluid temperature is not available and only an outside wall temperature measurement is feasible. Recently inverse heat transfer problems have been analyzed for the situations where a direct measurement of boundary/initial conditions, or thermophisical properties are difficult, or indeed impossible, to carry out. Various numerical approaches have been proposed to estimate fluid temperature in the pipes. In this study, the analytical method is applied to solve the onedimensional inverse heat conduction problem, in order to estimate fluid temperature in the pipes, based on the exact outer wall temperature. The fluid temperature is assumed to be a polynomial. The unknown polynomial coefficients are found by combining the method of Duhamel’s theorem and the least squares method. The results show that the fluid temperature in the pipes can be accurately estimated by using the inverse heat transfer method.