Yerel anlık konvektif ısı transferi boru - tek ve iki aşamalı akış ölçümleri
Summary
Bu el yazması itibariyle Yerel anlık konvektif ısı transfer katsayıları tek veya iki aşamalı boru akışı ölçme amaçlı yöntemleri açıklar. Uzunluğu ve sabit bir hızda hareket uzun (taş) hava kabarcığı yayılma hızı belirlemek için basit bir optik yöntem de sunulmaktadır.
Abstract
Bu el yazması şeffaf boru sıvı akış hızı bir fonksiyonu olarak yerel ani ısı transfer katsayısını ölçmek için tasarlanmış bir test bölümü üretim süreci adım adım açıklamasını sağlar. Bazı değişiklikler ile yaklaşım tek bir uzun (taş) hava kabarcığı etkisi ısı transferi geliştirme özel bir vurgu ile gaz-sıvı akışı için genişletilir. Bir non-invaziv termografi teknik elektrikli ısıtılmış ince bir metal folyo anlık sıcaklığını ölçmek için uygulanır. Folyo Boru kesme dar bir yuva kapağı yapıştırılmış. Folyo Termal atalet anlık folyo sıcaklığında varyasyon tespit etmek için küçük. Test bölümü boru taşındı ve büyüyen termal sınır tabaka önemli bir parçası karşılamak yeterince uzun bir zaman.
Her deneysel çalışması başında kararlı bir duruma folyo için bir sabit su akış hızı ve ısı akı ile elde edilebilir ve referans olarak hizmet vermektedir. Taylor kabarcık sonra boru içine enjekte edilir. Isı transfer katsayısı varyasyonları dikey bir boru yayılıyor Taylor kabarcık geçirilmesi nedeniyle hareketli Taylor kabarcık altından ölçüm noktasından uzaklıkta fonksiyonu olarak ölçülür. Böylece, sonuçları yerel ısı transfer katsayıları temsil eder. Aynı koşullar altında önceden oluşturulmuş birden çok bağımsız çalışan geçici konvektif ısı transferi üzerinde güvenilir ensemble ortalama olarak sonuç hesaplamak diziyi biriken yeterli veri sağlar. Bu kabarcık ile hareket başvuru çerçevesi içinde gerçekleştirmek için her zaman bilinen boru boyunca kabarcık konuma sahiptir. Uzunluğu ve optik sonda tarafından Taylor kabarcıklar çevirim hızı ölçümleri ayrıntılı açıklaması sunulur.
Introduction
Konvektif ısı transferi, duvar ve/veya akış yapılandırmaları, çeşitli sıvı sıcaklığı ölçmek için farklı teknikler kullanarak çok sayıda deneysel çalışmaları son yıllarda yapılmıştır. Algılayıcılar yavaş yanıt sıcaklık ölçümleri kararsız süreçlerde doğruluğunu sınırlar faktörlerden biridir. Yerel anlık duvar sıcaklık kaydetmek için hangi sıcaklık kaydedilir yüzey zamana bağımlı akışı ile termal denge olmak varken yeterince, hızlı yanıt vermek ölçme donanımları vardır. Böylece, yüzeyinin Termal atalet yeterince küçük olması lazım. İlgili zaman ölçekleri konvektif ısı transferi değişikliğe hidrodinamik olayları belirler. Zaman hızlı yanıt böylece geçici akışında zamana bağımlı sıcaklık kaydetmek için çok önemlidir.
Bu gereksinimleri karşılamak için bir IR kamerası akışında bir hızlı sıcaklık yanıt olarak herhangi bir değişiklik sağlayan bir özel kendi kendine üretilen test bölümü kaydetmek için kullanılır. Boru duvar bir parçası kesilmiş ve ince bir paslanmaz çelik folyo ile değiştirilir. Benzer bir yaklaşım Hetsroni vd tarafından kullanılan 1, ancak, onlar kullanılmış folyo doğru ani sıcaklık değişiklikleri ölçmek için çok kalın ve sadece zaman ortalama sıcaklıklar sunuldu. Folyo kalınlığı azalan zaman yanıt oldukça gelişmiş. 2 laboratuarında konvektif ısı transfer katsayıları iki aşamalı akış3,4 ve tek fazlı boru akış5geçici olayları ölçmek için bu yöntem uygulandı.
Şekil 1‘ de şematik yerleşimini iki aşamalı akış olanağı verilir, eşsiz hava giriş aygıtı ek bilgi Babin vd içinde bulunabilir 3
Konvektif ısı transferi iki aşamalı akışı incelenmesi geçici akış davranışı ve boru kesit içinde geçersiz kesir etkisi nedeniyle çok karmaşıktır. Bu nedenle, birçok çalışma yalnızca belirli akış koşulları6,7,8,9,10 bir fonksiyonu olarak verilen akış rejimi için bir ortalama konvektif ısı transfer katsayısı sunulmuştur , 11. ancak, gazeteleri tarafından Donnelly vd. 12 ve Liu vd. 13 iki aşamalı yerel konvektif ısı transferi çalışmaları örnekleri temsil eder.
Bu da çalışmanın durgun içine enjekte veya sıvı bir boru içinde akan bir tek uzun (taş) kabarcık etrafında ısı transferi ölçümleri ile ilgilidir. Taylor kabarcık bir sabit translasyonel hız14,15,16‘ yayar. Kabarcık yayılma hızı bir lazer ışık kaynağı ve fotodiyot3,4oluşan optik sonda yöntemi kullanılarak belirlenir.
Kasanın IR kamerası ve optik sonda Taylor kabarcık üstünde veya altında mesafede bir fonksiyonu olarak ölçümleri Yerel anlık konvektif ısı transferi sağlar.
Anlık duvar sıcaklık konvektif ısı transfer katsayısı, hve yaptığı çalışmalarda ünlü sayı hesaplamak için kullanılabilir:
, (1)
Burada q folyo, Tw için ısı akısı ve duvar sıcaklık ve giriş suyu sıcaklığı T∞ vardır sırasıyla, k Sıvı iletkenlik ve D boru çapı. Isı transfer katsayıları belirlemek için yaygın olarak kullanılan toplu sıcaklık akışı herhangi bir müdahale tanıtımı önlemek için ölçülen değil.
Protocol
Representative Results
Discussion
Yerel ısı transferi geçici boru akışı deneysel incelenmesi üst düzey ölçme aletleri ve yöntemleri, aynı zamanda özel olarak oluşturulmuş bir deney tesisi, özellikle, gerektiren karmaşık görev özel olarak tasarlanmış test bölümü oluşur. Mevcut Protokolü sadakatle hızlı geçici değişiklikler duvar sıcaklık ve ısı aktarım hızı akış hidrodinamik farklılığı nedeniyle ölçme yeteneğine sahip bir termografi teknik görüntüler.
Test bölümü üretim iş…
Acknowledgements
Bu eser İsrail Bilim Vakfı tarafından desteklenen hibe # 281/14.
Materials
| Infra red camera | Optris | PI-1450 | |
| Thermocouples A/D card | National Instruments | NI cDAQ-9714. | |
| Labview program | National Instruments | ||
| Epoxy DP-460 | 3M Scotch-weld |
References
- Hetsroni, G., Rozenblit, R., Yarin, L. P. A hot-foil infrared technique for studying the temperature field of a wall. Meas. Sci. Tech. 7, 1418 (1996).
- Babin, V. . Experimental investigation of the local heat transfer in gas-liquid slug flow. , (2015).
- Babin, V., Shemer, L., Barnea, D. Local instantaneous heat transfer around a raising single Taylor bubble. Int. J. Heat Mass Transfer. 89 (9), 884-893 (2015).
- Fershtman, A., Shemer, L., Barnea, Instantaneous heat transfer rate around consecutive Taylor bubbles. Int. J. Heat Mass Transfer. 95, 865-873 (2016).
- Fershtman, A., Shemer, L., Barnea, D. Transient convective heat transfer in a pipe due to impulsively initiated downward flow and/or heat flux. Int. J. Heat Mass Transf. 111, 1181-1191 (2017).
- Hetsroni, G., Hu, B. G., Yi, B. G., Mosyak, A., Yarin, L. P., Ziskind, G. Heat Transfer in Intermittent Air-Water Flow-Part I: Horizontal Tube. Int. J. Multiphase Flow. 24, 165 (1998).
- Hetsroni, G., Hu, B. G., Yi, B. G., Mosyak, A., Yarin, L. P., Ziskind, G. Heat Transfer in Intermittent Air-Water Flow-Part II: Upward Inclined Tube. Int. J. Multiphase Flow. 24, 188 (1998).
- Hetsroni, G., Mewes, D., Enke, C., Gurevich, M., Mosyak, A., Rozenblit, R. Heat transfer to two-phase flow in inclined tubes. Int. J. Multiphase Flow. 29, 173-194 (2003).
- Ghajar, A. J., Tang, C. C. Heat Transfer Measurements, Flow pattern maps and flow visualization for non-boiling two-phase flow in horizontal and slightly inclined pipe. Heat Transfer Eng. 28, 525 (2007).
- Franca, F. A., Banneart, A. C., Camargo, R. M. T., Goncalves, M. A. L. Mechanistic modelling of the convective heat transfer coefficient in gas-liquid intermittent flows. Heat Transfer Eng. 29, 984-998 (2008).
- Kim, D., Ghajar, A. J., Dougherty, R. L., Ryali, V. K. Comparison of 20 two phase heat transfer correlations with seven Sets of experimental data, including flow pattern and tube inclination effects. Heat Transfer Eng. 20, 15 (1999).
- Nicklin, D. J., Wilkes, J. O., Davidson, J. F. Two-phase flow in vertical tubes. Trans. Inst. Chem. Eng. 40, 61 (1962).
- Donnelly, B., O’Reilly Meehan, R., Nolan, K., Murray, D. B. The dynamics of sliding air bubbles and the effects on surface heat transfer. Int. J. Heat Mass Transfer. 91, 532-542 (2015).
- Liu, T., Pan, C. Infrared thermography measurement of two-phase boiling flow heat transfer in a microchannel. Applied thermal engineering. 94, 568-578 (2016).
- Dumitrescu, D. T. Stromung an einer Luftblase im senkrechten Rohr. Z. Ang. Math. Mech. 23, 139 (1943).
- Davies, R. M., Taylor, G. I. The mechanics of large bubbles rising through extended liquids and trough liquid in tubes. Proc. R. Soc. London, Ser. A. 200, 375 (1949).
