Mediciones de transferencia de calor convectivo instantánea Local en una pipa - flujo bifásico y solo

Resumen

Este manuscrito describe métodos para medir coeficientes de transferencia de calor convectivo instantánea local en un flujo de tubería simple o dos fases. También se presenta un sencillo método óptico para determinar la longitud y la velocidad de propagación de una burbuja de aire (Taylor) alargada moviéndose a una velocidad constante.

Resumen

Este manuscrito ofrece descripción paso a paso el proceso de fabricación de una sección de prueba diseñada para medir el coeficiente de transferencia de calor instantánea local en función de la tasa de flujo de líquido en un tubo transparente. Con algunas modificaciones, el enfoque se extiende a los flujos de gas y líquido, con particular énfasis en el efecto de una sola burbuja de aire alargada (Taylor) en mejora de la transferencia de calor. Una técnica no invasiva de la termografía se aplica para medir la temperatura instantánea de una delgada hoja de metal calentada eléctricamente. La lámina se pega para cubrir una ranura angosta en el tubo. La inercia térmica de la hoja es lo suficientemente pequeña como para detectar la variación de la temperatura instantánea de la hoja. La sección de prueba se puede mover a lo largo de la tubería y es suficiente para cubrir una parte considerable de la capa de límite termal creciente.

Al comienzo de cada corrida experimental, un estado estacionario con un flujo constante del agua flujo ritmo y calor a la lámina es alcanzado y sirve como referencia. La burbuja de Taylor entonces se inyecta en el tubo. Las variaciones de coeficiente de transferencia de calor por el paso de una burbuja de Taylor propagar en un tubo vertical se mide como función de la distancia del punto que mide desde la parte inferior de la burbuja móvil de Taylor. Así, los resultados representan los coeficientes de transferencia de calor local. Múltiples carreras independientes realizados en condiciones idénticas permiten acumulados datos suficientes para calcular los resultados promedio de conjunto fiables sobre la transferencia de calor por convección transitoria. Para llevar a cabo esto en un marco de referencia en movimiento con la burbuja, la localización de la burbuja a lo largo de la tubería debe conocerse en todo momento. Se presenta la descripción detallada de las medidas de la longitud y la velocidad de traslación de las burbujas de Taylor por sondas ópticas.

Introducción

Numerosos estudios experimentales de transferencia de calor por convección, usando diferentes técnicas para medir la pared o la temperatura del fluido en una variedad de configuraciones de flujo, se han realizado durante las últimas décadas. Uno de los factores que limita la precisión de las mediciones de temperatura en procesos inestables es la lentitud de la respuesta de los sensores. Para registrar temperatura de pared instantánea local, el equipo de medición tiene que responder rápido, mientras que la superficie en que se registra la temperatura debe estar en equilibrio térmico con el flujo dependiente del tiempo. Así, la inercia térmica de la superficie tiene que....

Protocolo

1. sección de prueba para la medición de la temperatura instantánea

1. Fabricación de sección de la prueba (figura 2)
   1. Cortar un segmento de un tubo por lo menos 70 cm largo.
      Nota: El diámetro y espesor de pared de la sección de prueba debe ser idéntico a la de la tubería utilizada en la instalación experimental.
   2. Utilizar una fresadora para cortar 4 ventanas estrechas adyacentes a lo largo de la tubería en la sección de prueba, cada ventana es de 6 mm de ancho y 80 mm de largo con una separación de 25 mm entre ventanas consecutivas.
   3. De una 12 hoja ....

Resultados

Un ejemplo de los sensores ópticos de salida de registros se presenta en la figura 4 para una sola burbuja de Taylor en un tubo vertical lleno de agua estancada. La gota grande inicial representa la apertura del circuito debido a la punta de la burbuja de Taylor, mientras que el más adelante mucho más corta gotas tras el aumento en el valor inicial por el paso de la cola de burbujas alargadas, representan las burbujas dispersas en la estela de líquido detrás .......

Discusión

Investigación experimental de transferencia de calor local en el flujo de la pipa transitoria es una tarea complicada que requiere instrumentos de medición de alta calidad y métodos, así como un centro experimental a la medida, en particular, una sección de prueba especialmente diseñados. El presente Protocolo muestra una técnica de termografía que es capaz de medir fielmente rápido temporales cambios en la temperatura de la pared y en velocidad de transferencia de calor debido a variaciones en la hidrodinámica del flujo.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Cámara infrarroja	Optris	PI-1450
Termopares Tarjeta A/D	Instrumentos Nacionales	NI cDAQ-9714.
Programa Labview	National Instruments
Epoxi DP-460	3M Scotch-weld