Multiple jets injected radially into a reactive and a non-reactive cross-flow in a cylindrical chamber has been studied numerically using FLUENT CFD code. The chamber diameter was varied from 0.3 m to 3 m and the number of nozzles from 8 to 32. The maximum temperature difference over the chamber's cross-sectional area was defined as the parameter to evaluate the mixing quality. The optimum mixing conditions for both reactive and nonreactive flows were obtained at a normalized momentum flux ratio (J/n 2 ) of 0.3 with a penetration depth (h/R) of 0.6. This condition is valid for all number of nozzles. However, increasing the number of nozzles will also improve the mixing quality. It has been observed that for higher number of nozzles, the optimum mixing quality is nearly independent of J/n 2 in the range greater than 0.3. This is important for the processes with ever-changing conditions which is typical in chemical processing industry.

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The experimental work aims at investigating the influence of surface roughness on heat transfer by using different nozzles. Part of the rough surfaces are provided directly by the industry. These surfaces of casting products possess considerable roughness up to millimeters which can be either unstructured or with typical grooves in the casting direction. The understanding of its effect on cooling hot metals can help to shed light on the quenching process encountered in the industrial applications. This study will initially be carried out with individual nozzles, such as full cone and full jet nozzles, in order to identify the basic relations. Subsequently, a mold is also applied which can be regarded as a series of full jet nozzles. As for the experiments with mold, the plate is moving downwards with a preset velocity; meanwhile, the plate is fixed for experiments with full jet and full cone nozzle.

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Die sichere technische Auslegung vieler Aggregate wie Wärmeübertrager, Drehrohre, Drehtrommeln und Brennkammern setzt die Kenntnis des lokalen Wärmeübergangs im Anschluss an Querschnittsänderungen voraus. Im Bereich des thermischen und hydrodynamischen Anlaufs sind in diesem Fall die klassischen Lösungen für die Rohrströmung zur Berechnung des lokalen Wärmeübergangs relativ ungenau oder können nicht angewendet werden. Ziel der im Rahmen eines DFG-Projektes durchgeführten Untersuchungen ist die Messung lokaler Wärmeübergangskoeffizienten unter besonderer Berücksichtigung des Durchmesserverhältnisses der Querschnittsänderung und deren Vergleich mit den bekannten Lösungen für den Rohreinlauf. Es wurde eine Versuchsanlage für das Strömungsmedium Luft errichtet. Zur Wärmeübergangsbestimmung wird ein Rohr aus Edelstahl verwendet, das von einem elektrischen Gleichstrom durchflossen wird. Die sich einstellende Oberflächentemperatur des Rohres wird berührungslos mittels einer Infrarotkamera gemessen. Der Vorteil der Infrarottechnik besteht in einer hohen örtlichen Auflösung und Nichtbeeinflussung des Messobjektes durch die Messtechnik. Aus einer Abschnitt-weisen Bilanzierung wird der an den Luftstrom übergehende Wärmestrom bestimmt. Dabei geht der aus Kalibrierversuchen ermittelte äuûere Wärmeverluststrom mit ein. Die Ergebnisse sowohl für den Bereich der laminaren als auch der turbulenten Strömung werden vorgestellt und diskutiert. Bei Querschnittserweiterung steigt, beginnend vom Einlauf, die lokale Nusselt-Zahl mit zunehmender Rohrlänge so lange an, bis sie ein Maximum erreicht, um dann abzufallen und sich einem Grenzwert zu nähern. Dieser Verlauf korreliert mit einem Rückströmgebiet im Einlaufbereich. Auf der Basis der Experimentalwerte werden Korrelationsbeziehungen zur Berechnung der lokalen Nusselt-Zahl in Abhängigkeit von der Reynolds-Zahl, dem Durchmesserverhältnis und der Rohrlänge angegeben sowie Vergleiche mit klassischen Lösungen für den Rohreinlauf vorgenommen. Bei Querschnittsverengung fällt ausgehend von einem Maximalwert im Einströmbereich die lokale Nusselt-Zahl mit zunehmender Rohrlänge und strebt asymptotisch dem Grenzwert der eingelaufenen Rohrströmung zu. Ein signifikanter Einfluss der ¾nderung des Durchmesserverhältnisses auf die lokale Nusselt-Zahl konnte in diesem Fall nicht festgestellt werden.