Mesures de transfert de chaleur par convection instantanée Local dans un tuyau - débit unique et en deux phases

Résumé

Ce manuscrit décrit des méthodes visant à mesurer les coefficients de transfert de chaleur par convection instantanée local dans un flux de tuyau unique ou en deux phases. Une méthode optique simple pour déterminer la longueur et la vitesse de propagation d’une bulle d’air allongée (Taylor) se déplaçant à une vitesse constante est également présentée.

Résumé

Ce manuscrit décrit étape par étape le processus de fabrication d’une section de test destiné à mesurer le coefficient de transfert de chaleur instantanée locale en fonction de la vitesse d’écoulement de liquide dans un tuyau transparent. Avec certaines modifications, l’approche est étendue à des flux de gaz-liquide, avec un accent particulier sur l’effet d’une bulle d’air (Taylor) allongée seule sur l’amélioration de transfert de chaleur. Une technique non invasive de la thermographie est appliquée à la pour mesure de la température instantanée d’une mince feuille métallique chauffée électriquement. La feuille est collée pour couvrir une fente étroite coupée dans le tuyau. L’inertie thermique de l’aile est assez petit pour détecter la variation de la température instantanée de clinquant. La section d’essai peut être déplacée le long du tuyau et est assez longue pour couvrir une grande partie de la couche-limite thermique croissante.

Au début de chaque série expérimentale, un état d’équilibre avec un flux constant d’eau débit taux et de la chaleur sur la feuille est atteint et sert comme référence. La bulle de Taylor est ensuite injectée dans la tuyauterie. Les variations de coefficient de transfert de chaleur due au passage d’une bulle de Taylor se propageant dans un tuyau vertical est mesurée en fonction de la distance du point de mesure du fond de la bulle de Taylor mobile. Ainsi, les résultats représentent les coefficients de transfert de chaleur locale. Plusieurs essais indépendants préformés dans des conditions identiques laisser accumuler suffisamment de données pour le calcul des résultats fiables sur le transfert de chaleur par convection transitoire moyenne ensemble. Afin d’effectuer cela dans un cadre de référence se déplaçant avec la bulle, l’emplacement de la bulle le long du tuyau doit être connu à tout moment. Description détaillée des mesures de la longueur et de la vitesse de translation des bulles Taylor par sondes optiques est présentée.

Introduction

De nombreuses études expérimentales du transfert de chaleur par convection, à l’aide de différentes techniques pour mesurer le mur et/ou la température du fluide dans une variété de configurations d’écoulement, ont été réalisées au cours des dernières décennies. Un des facteurs qui limite la précision des mesures de température dans les processus instables est la réponse lente des capteurs. Pour enregistrer la température de paroi instantanée locaux, l’appareillage de mesure doit tenir compte assez, rapidement alors que la surface où la température est enregistrée doit être en équilibre thermique avec le flux dépendant du temps. Ainsi, l’inertie thermique de la surfac....

Protocole

1. Section d’essai pour le mesurage de la température instantanée

1. Processus de fabrication de la section d’essai (Figure 2)
   1. Couper un segment d’un tuyau au moins 70 cm de long.
      Remarque : Le diamètre et épaisseur de paroi de la section d’essai devrait être identique à celui du tuyau utilisé dans l’installation expérimentale.
   2. Utiliser une fraiseuse pour couper 4 fenêtres étroites adjacentes le long du tuyau dans la section d’essai, chaque fenêtre est large de 6 mm et 80 mm de long avec un écart de 25 mm entre les fenêtres consécutives.
   3. D’un 12 µ....

Résultats

Un exemple des capteurs optiques sortie records est présenté dans la Figure 4 pour une seule bulle de Taylor s’élevant dans un tuyau vertical rempli d’eau stagnante. La chute vertigineuse des initiale représente l’ouverture du circuit en raison de la pointe de bulle de Taylor, tandis que le dernier en date beaucoup plus courtes gouttes après la montée à sa valeur initiale en raison du passage de la queue de bulles allongées, représentent les bulles dispersées.......

Discussion

Étude expérimentale du transfert de la chaleur locale du débit tuyau transitoire est une tâche complexe qui nécessite des instruments de mesure haut de gamme et méthodes, ainsi qu’un centre expérimental de sur mesure, en particulier, une section d’essai spécialement conçus. Le présent protocole affiche une technique de thermographie qui est capable de mesurer fidèlement les changements temporels rapide en température de paroi et en taux de transfert de chaleur en raison des variations hydrodynamique de l’écoulement.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Caméra infrarouge	Optris	PI-1450
Thermocouples A/D card  ;	cDAQ-9714 de	National Instruments
Programme Labview	National Instruments
Epoxy DP-460	3M Scotch-weld

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