Freezing around a vertical cylinder immersed in porous media incorporating the natural convection effect

The present paper analyses the freezing heat transfer on a cold cylinder immersed in a superheated liquid-saturated porous medium. The main emphasis of this paper is to clarify the effect of natural convection in the liquid phase on the freezing process. A mathematical model was developed, based on several reasonable assumptions for fluid flow in a liquid phase. The governing equations were numerically solved. Numerical results were reported for the thickness distribution of the frozen layer and the heat transfer coefficients at the cold wall and interface. The influences of various parameters such as Rayleigh number, liquid superheat, Stefan number and the dimensionless radius of a cylinder were demonstrated.Die vorliegende Arbeit untersucht den Wärmeübergang bei Erstarrung an einem kalten Zylinder, der in ein überhitztes, flüssigkeitsgesättigtes und poröses Medium getaucht wurde. Das Hauptanliegen dieser Arbeit ist es, den Einfluß der freien Konvektion, in einer flüssigen Phase, auf den Erstarrungsvorgang zu klären. Es wurde ein mathematisches Verfahren entwickelt, das auf mehreren vernünftigen Annahmen für die Fluid-Strömung in einer flüssigen Phase basiert. Die bestehenden Gleichungen sind numerisch gelöst worden. Für die Verteilung der gefrorenen Schichtdicke und für die Wärmeübergangskoeffizienten der kalten Wand und Grenzfläche sind numerische Ergebnisse ermittelt worden. Die Einflüsse der unterschiedlichen Parameter wie die Raleighzahl, die Flüssigkeitsüberhitzung, die Stefanzahl und den dimensionslosen Radius des Zylinders werden dargestellt.