Name: Fuerza de Coriolis desacoplar y rotación efectos de flotabilidad en el calor de campo completo transferencia de propiedades de un canal de rotación (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 3 s
Description: Aprende a desacoplar los efectos de la fuerza de Coriolis y la flotabilidad rotacional en la transferencia de calor de canales rotativos. Este método experimental revela propiedades térmicas locales para mejorar el enfriamiento interno de palas de turbinas.

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El presente trabajo de investigación fue patrocinado financieramente por el Ministerio de ciencia y tecnología de Taiwán bajo la Donaci6n NSC 94-2611-E-022-001, NSC 95-2221-E-022-018, NSC 96-2221-E-022-015MY3 y NSC 97-2221-E-022-013-MY3.

Nota: Los detalles de instalaciones de ensayo, adquisición de datos, procesamiento de datos y el módulo de prueba de transferencia de calor mediante un canal de enfriamiento interno de una lámina de rotor de turbina de gas de rotación son en nuestros anteriores trabajos29,30,31 ,32.
1. preparación de las pruebas de transferencia de calor
<ol><li>Formular las condiciones experimentales en términos de Re, Ro y Bu de las condiciones de operación específicas de una lámina de rotor de turbina de gas.</li>
	<li>Determinar el N, P, d, Ry Tw - Tb necesaria para la adquisición de la prueba Re, Ro y Bu utilizando las ecuaciones (14) y (15).</li>
	<li>Volver a definir la segmentación Re, Ro e Bu si N, P, d, Ry Tw - Tb supera el límite de las instalaciones experimentales.</li>
	<li>Diseñar y construir el módulo de prueba de transferencia de calor escala emulando un canal práctico refrigeración interna en un gas turbina rotor blade2.</li>
</ol>2. determinación del coeficiente de emisividad térmica sistema de termografía infrarroja
<ol><li>Instale el termopar calibrado en la parte posterior de la hoja escaneada calefacción de acero inoxidable.</li>
	<li>Rociar una fina capa de pintura negra en la hoja de acero inoxidable calefacción analizada por la cámara infrarroja.</li>
	<li>Crear campos de flujo simétrico en ambos lados de la hoja de acero inoxidable calefacción colocando una hoja vertical de acero inoxidable fina en un espacio de los flujos de convección libres sobre los dos lados de la hoja de calefacción verticales.</li>
	<li>Alimentación de energía de la calefacción eléctrica a través de la hoja de la calefacción y medir temperaturas simultáneamente por sistema de termografía de termopar y de infrarrojo de la pantalla de la computadora en estado estacionario.</li>
	<li>Repita el paso 2.4 al menos cuatro veces con elevadas potencias de calefacción. Asegúrese de que las temperaturas de pared correspondientes a las potencias de calefacción utilizadas los pasos 2.3 y 2.4 cubrir el rango de Tw determinado por paso 1.2.</li>
	<li>Calcular los valores de Twanalizados por el sistema de termografía infrarroja usando un número de coeficientes de emisividad térmica selectiva para el programa que convierte las señales infrarrojas en datos de temperatura.</li>
	<li>Comparar los datos de Tw , medidos por el termopar calibrado y el sistema de termografía infrarroja en la ubicación correspondiente a la termocupla punto con las desviaciones estándar evaluadas.</li>
	<li>Con la mínima desviación estándar determinada por paso 2.7 Seleccione el coeficiente de emisividad térmica.</li>
	<li>Determinar el error máximo de precisión para el sistema de termografía infrarroja utilizando el coeficiente de emisividad térmica determinado por paso 2.8.</li>
</ol>3. dinámico equilibrio de rotación de la plataforma
<ol><li>Instale el módulo de prueba de transferencia de calor, la cámara infrarroja, el marco envolvente y todos los accesorios en la plataforma giratoria.</li>
	<li>Ajuste del contrapeso peso poco a poco hasta que las condiciones de funcionamiento de la plataforma giratoria satisfacen la limitación de la vibratoria para las mediciones de termografía infrarrojas exponer la imagen térmica estable en la pantalla del ordenador.</li>
</ol>4. evaluación de coeficientes de pérdida de calor
<ol><li>Llene el canal de refrigeración del módulo de prueba de transferencia de calor con material de aislamiento térmico.</li>
	<li>Instale el módulo de prueba de lleno en la plataforma giratoria de prueba instalando el módulo de prueba en la plataforma giratoria y conectar la fuente de alimentación del calentador y todos los cables instrumentales.</li>
	<li>Activar el sistema de adquisición de datos para analizar el temporal Tw variación en una potencia de calefacción hasta que se cumpla con la condición de estado estacionario. Asegúrese de que el temporal Tw variaciones durante los varios análisis sucesivos son menos +0,3 K en cada condición de estado estacionario.</li>
	<li>Apunte la potencia del calentador, el estado estacionario Tw datos y la correspondiente temperatura T∞.</li>
	<li>Repita el potencias de calefacción diferentes pasos 4.3 y 4.4, por lo menos cinco veces utilizando a una velocidad de rotación fija.</li>
	<li>Repita los pasos 4.2-4.4 con al menos cinco velocidades de rotación. Asegúrese de que la gama de prueba de la velocidad de rotación abarca todos los valores de N determinados por paso 1.2.</li>
	<li>Repita los pasos 4.3-4.6 con un sentido de rotación inverso.</li>
	<li>Construir los diagramas de flujo de pérdida de calor contra la diferencia de temperatura de pared de ambiente en cada velocidad de rotación.</li>
	<li>Correlacionar los coeficientes de pérdida de calor como las funciones de la diferencia de pared-a-temperatura, velocidad y sentido de giro de rotación.</li>
	<li>Incorporar la correlación de la pérdida de calor en el proceso post programa para contabilidad de Nu .</li>
</ol>5. línea de base pruebas de transferencia de calor
<ol><li>Realice pruebas de transferencia de calor en la selección de números de Reynolds a cero velocidad de rotación (Ro = N = 0) alimentando los flujos del líquido refrigerador y calentador poderes al módulo de la prueba. Asegúrese de que el caudal másico de refrigerante suministrado se ajusta constantemente para controlar el número de Reynolds en el plano de entrada de flujo al valor apuntado.</li>
	<li>Registrar los pertinentes datos crudos, incluyendo temperaturas de pared de estado estacionario, líquidas temperaturas, potencias de calefactor, presiones de flujo y presiones ambientales y temperaturas, para el posterior procesamiento de datos.</li>
	<li>Evaluar los números de Nusselt (Nu0) de local y un promedio de área sobre las paredes del canal estáticos escaneados.</li>
</ol>6. pruebas de transferencia de calor de rotación
<ol><li>Instale el programa de monitoreo en línea para monitorear las condiciones de prueba en la segmentación Re y Ro.</li>
	<li>Alimentan el caudal másico medido refrigerante, presión de flujo de aire, rotación de velocidad y temperatura del fluido en la entrada del canal en el programa de monitoreo para calcular el instante Re y Ro.</li>
	<li>Registrar todos los datos crudos correspondientes, como rotación velocidad, potencia del calentador, flujo de aire y presiones ambientales, así como las temperaturas de pared y el fluido para el posterior procesado de datos después de que se cumpla con la condición de estado estable previamente definida.</li>
	<li>Repita los pasos del 6.2 y 6.3 con al menos cuatro ascendente o descendente de potencias de calefactor en un conjunto de fijo Re y Ro. Asegúrese de que la caída de Re y Ro de prueba dentro de ±1% las diferencias de los valores objetivos mediante el ajuste de la velocidad de rotación, el caudal másico de refrigerante o ambos.</li>
	<li>Asegúrese de que las pruebas de transferencia de calor en cada conjunto de fijo Re y Ro con poderes diferentes calentador continuamente se realizan como el desarrollo de flujos de flotabilidad inducida se asocia con la «historia» del desarrollo de flujo.</li>
	<li>Repita los pasos del 6.4 y 6.5 con cuatro o cinco objetivos Reynolds números (Re) en un número fijo de rotación (Ro). Asegúrese de que la velocidad de rotación se ajusta apropiadamente en cada prueba de Re a Re y Ro de control en los valores objetivos dentro de ±1% diferencias.</li>
	<li>Repita el paso 6.6 usando cuatro o cinco dirigidas a números de rotación (Ro).</li>
	<li>Repita los pasos 6.2 a 6.7 con sentido de rotación inverso.</li>
	<li>Evaluar el local y un promedio de área número de Nusselt (Nu) sobre las paredes de canales giratorio escaneadas utilizando un programa de procesamiento de datos.</li>
</ol>7. paramétricos análisis
<ol><li>Correlacionar el promedio de área Nusselt números (Nu0) recogidos desde el canal estática en las funciones del número de Reynolds.</li>
	<li>Evaluar el local campo completo Nu/Nu0 cocientes en cada fijo Re y Ro probaron con el promedio de área Nu/Nu0 calculó.</li>
	<li>Verificar la aplicabilidad de aislamiento Re efecto trazando el local y área promedio Nu/Nu0 cocientes obtienen con diferentes Re pero en idéntica Ro.</li>
	<li>Divulgar el impacto aislado de flotabilidad en propiedades de transferencia de calor del canal de prueba giratoria de rotación trazando el área promedio Nu/Nu0 coeficientes recogidos en el mismo Ro con diferentes Re contra Bu o de densidad (Δρ/ρ). Asegurar la selección preferible de Bu o Δρ/ρ para la construcción de este tipo de trama para la obtención de la tendencia de datos consistentes con una estructura funcional simple de calor transferencia de correlación.</li>
	<li>Extrapolar cada Nu/Nu0 tendencia de los datos recogidos en una fija Ro pero diferentes Re en la condición limitante de Bu→0 o Δρ/ρ→0.</li>
	<li>Recoger la extrapolación NuNu0 resultados con Bu→0 o Δρ/ρ→0 en la prueba Ro.</li>
	<li>Parcela la extrapolación Nu/Nu0 resultados con interacción desaparecida flotabilidad contra Ro para revelar el Coriolis desacoplados fuerza efectos sobre las propiedades de transferencia de calor.</li>
	<li>Correlacionar los resultados de la prueba recogidos por pasos 7.4 y 7.7 en las funciones de Ro y Bu.</li>
</ol>

<ol><li>Morris, W. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMorris%2C+WD+%22Heat+transfer+and+fluid+flow+in+rotating+coolant+channels%22">Heat transfer and fluid flow in rotating coolant channels</a>. , John Wiley and Sons. ISBN 0471101214(1981).</li>
<li>Morris, W. D. <a target="_blank" href="http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1243/PIME_PROC_1996_210_008_02">A rotating facility to study heat transfer in the cooling passage of turbine rotor blades.</a> Journal of Power and Energy. 210 (1), 55-63 (1996).</li>
<li>Wagner, J. H., Johnson, B. V., Graziani, R. A., Yeh, F. C. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1463664">Heat transfer in rotating passages with smooth walls and radially outward flow.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 113 (1), 42-51 (1991).</li>
<li>Wagner, J. H., Johnson, B. V., Kopper, F. C. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1463797">Heat transfer in rotating serpentine passages with smooth walls.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 113 (3), 321-330 (1991).</li>
<li>Wagner, J. H., Johnson, B. V., Steuber, G. D., Yeh, F. C. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1464168">Heat transfer in rotating serpentine passages with trips normal to the flow.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 114 (4), 847-857 (1992).</li>
<li>Johnson, B. V., Wagner, J. H., Steuber, G. D., Yeh, F. C. <a target="_blank" href="http://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=2174407">Heat transfer in rotating serpentine passages with selected model orientations for smooth or skewed trip walls.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 116 (4), 738-744 (1992).</li>
<li>Hwang, G. J., Tzeng, S. C., Mao, C. P., Soong, C. Y. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1444620">Heat transfer in a radially rotating four-pass serpentine channel with staggered half-v rib turbulators.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 123 (1), 39-50 (2001).</li>
<li>Azad, G. S., Uddin, M. J., Han, J. C., Moon, H. K., Glezer, B. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1466391">Heat transfer in a two-pass rectangular rotating channel with 45-deg angled rib turbulators.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 124 (2), 251-259 (2002).</li>
<li>Griffith, T. S., Al-Hadhrami, L., Han, J. C. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1445838">Heat transfer in rotating rectangular cooling channels (AR=4) with angled ribs.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 124 (4), 617-625 (2002).</li>
<li>Al-Hadhrami, L., Griffith, T. S., Han, J. C. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1446334">Heat transfer in two-pass rotating rectangular channels (AR=2) with five different orientations of 45 deg V-shaped rib turbulators.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 125 (2), 232-242 (2003).</li>
<li>Chang, S. W., Liou, T. M., Hung, J. H., Yeh, W. H. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1448617">Heat transfer in a radially rotating square-sectioned duct with two opposite walls roughened by 45 deg staggered ribs at high rotation numbers.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 129 (2), 188-199 (2007).</li>
<li>Zhou, F., Lagrone, J., Acharya, S. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1448975">Internal cooling in 4:1 AR passages at high rotation numbers.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 129 (12), 1666-1675 (2007).</li>
<li>Liu, Y. H., Huh, M., Han, J. C., Chopra, S. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1474783">Heat transfer in a two-pass rectangular channel (AR=1:4) under high rotation numbers.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 130 (8), (2008).</li>
<li>Chang, S. W., Liou, T. M., Chiou, S. F., Chang, S. F. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1474665">Heat transfer in high-speed rotating trapezoidal duct with rib-roughened surfaces and air bleeds from the wall on the apical side.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 130 (6), (2008).</li>
<li>Wright, L. M., Liu, Y. H., Han, J. C., Chopra, S. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1474696">Heat transfer in trailing edge, wedge-shaped cooling channels under high rotation numbers.</a> ASME Journal of Heat Transfer. 130 (7), 1-11 (2008).</li>
<li>Liou, T. M., Chen, M. Y., Tsai, M. H. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1466393">Fluid flow and heat transfer in a rotating two-pass square duct with in-line 90-deg ribs.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 124 (2), 260-268 (2002).</li>
<li>Chang, S. W., Liou, T. M., Yang, T. L., Hong, G. F. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1468154">Heat transfer in radially rotating pin-fin channel at high rotation numbers.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 132 (2), (2010).</li>
<li>Rallabandi, A., Lei, J., Han, J. C., Azad, S., Lee, C. P. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1838162">Heat transfer measurements in rotating blade-shape serpentine coolant passage with ribbed walls at high Reynolds numbers.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 136 (9), (2014).</li>
<li>Mayo, I., Arts, T., Ahmed, E. H., Parres, B. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1901686">Two-dimensional heat transfer distribution of a rotating ribbed channel at different Reynolds numbers.</a> ASME Journal of Turbomachinery. 137 (3), (2015).</li>
<li>Chang, S. W., Yang, T. L., Liou, T. M., Fang, H. G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431108003232">Heat transfer in rotating scale-roughened trapezoidal duct at high rotation numbers.</a> Applied Thermal Engineering. 29 (8), 1682-1693 (2009).</li>
<li>Liou, T. M., Chang, S. W., Chen, J. S., Yang, T. L., Lan, Y. A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931009004190">Influence of channel aspect ratio on heat transfer in rotating rectangular ducts with skewed ribs at high rotation numbers.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 52 (23), 5309-5322 (2009).</li>
<li>Huh, M., Liu, Y. H., Han, J. C. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001793100900194X">Effect of rib height on heat transfer in a two pass rectangular channel (AR = 1:4) with a sharp entrance at high rotation numbers.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 52 (19), 4635-4649 (2009).</li>
<li>Xu, G., Li, Y., Deng, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431115001192">Effect of rib spacing on heat transfer and friction in a rotating two-pass square channel with asymmetrical 90-deg rib turbulators.</a> Applied Thermal Engineering. 80 (5), 386-395 (2015).</li>
<li>Tao, Z., Yang, M., Deng, H., Li, H., Tian, S. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431116309644">Heat transfer study in a rotating ribbed two-pass channel with engine-similar cross section at high rotation number.</a> Applied Thermal Engineering. 106 (5), 681-696 (2016).</li>
<li>Li, Y., Deng, H., Tao, Z., Xu, G., Chen, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931016309632">Heat transfer characteristics in a rotating trailing edge internal cooling channel with two coolant inlets.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 105 (2), 220-229 (2017).</li>
<li>Deng, H., Chen, Y., Tao, Z., Li, Y., Qiu, L. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931016313813">Heat transfer in a two-inlet rotating rectangular channel with side-wall fluid extraction.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 105 (2), 525-534 (2017).</li>
<li>You, R., Li, H., Tao, Z., Wei, K. <a target="_blank" href="http://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=2555232">Heat transfer investigation in a smooth rotating channel with thermography liquid crystal.</a> ASME Turbo Expo. GT2016-56413, Turbomachinery Technical Conference and Exposition: Heat Transfer. 5 (B), V05BT16A006 1~10(2016).</li>
<li>Morris, W. D., Chang, S. W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931096003110">An experimental study of heat transfer in a simulated turbine blade cooling passage.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 40 (15), 3703-3716 (1997).</li>
<li>Chang, S. W., Liou, T. -M., Po, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001793100900684X">Coriolis and rotating buoyancy effect on detailed heat transfer distributions in a two-pass square channel roughened by 45° ribs at high rotation numbers.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 53 (7), 1349-1363 (2010).</li>
<li>Wang, W. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Heat+transfer+in+rotating+twin-pass+trapezoidal-sectioned+passage+with+two+opposite+walls+roughened+by+45+degree+ribs%22">Heat transfer in rotating twin-pass trapezoidal-sectioned passage with two opposite walls roughened by 45 degree ribs</a>. , Department of Marine Engineering, National Kaohsiung Marine University. Msc thesis (2006).</li>
<li>Chang, S. W., Wu, P. -S., Chen, C. -S., Weng, C. -C., Jiang, Y. -R., Shih, S. -H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931017316459">Thermal performance of radially rotating two-pass S-shaped zig-zag channel.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 115 (B), 1011-1031 (2017).</li>
<li>Chang, S. W., Lees, A. W., Liou, T. -M., Hong, G. F. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1290072909002580">Heat transfer of a radially rotating furrowed channel with two opposite skewed sinusoidal wavy walls.</a> International Journal of Thermal Sciences. 49 (5), 769-785 (2010).</li>
<li>Chang, S. W., Liou, T. -M., Lee, T. -H. <a target="_blank" href="http://turbomachinery.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1694173">Heat transfer of a rotating rectangular channel with a diamond-shaped pin-fin array at high rotation numbers.</a> Journal of Turbomachinery Transactions of the ASME. 135 (4), 041007 1~10 (2013).</li>
<li>Morris, W. D., Chang, S. W. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/aeronautical-journal/article/heat-transfer-in-a-radially-rotating-smooth-walled-tube/2D6E3573B9F82039287464E247BB8C37">Heat transfer in a radially rotating smooth-walled tube.</a> The Aeronautical Journal. 102 (1015), 277-285 (1998).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Mientras que las temperaturas de pared de un canal de rotación son detectadas por un sistema de termografía infrarroja, se miden las temperaturas del fluido mediante termopares. Como el campo magnético alternativo de un motor AC que impulsa una plataforma giratoria induce potencial eléctrico para interferir la medición del termopar, el motor de la C.C. se debe adoptar para impulsar una plataforma giratoria de prueba.
La distribución de la temperatura del fluido en el plano de salida de un cana...

<table><tbody><tr><td>Banco de pruebas giratorio</td><td>Fabricado</td><td></td> internamente <td>Diseño de este grupo de investigación</td></tr><tr><td>Módulo de prueba de transferencia de calor</td><td>Fabricación</td><td></td> propia <td>Diseño de este grupo de investigación</td></tr><tr><td>Caudalímetro másico</td><td>Eldride Product, Inc.</td><td>3100301-01-01 359-1007</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de termografía infrarroja</td><td>NEC P384A-8</td><td>3100401-04 3127A-4</td><td></td></tr><tr><td>Anillo colector de instrumentación</td><td>Michigan Scientific SR36M</td><td>3100506-62 3553-372</td><td></td></tr></tbody></table>

fuerza de coriolis desacoplar y rotación efectos de flotabilidad en el calor de campo completo transferencia de propiedades de un canal de rotación

Uncoupling Coriolis Force and Rotating Buoyancy Effects on Full-Field Heat Transfer Properties of a Rotating Channel

Se propone un método experimental para explorar las características de transferencia de calor de un canal axial giratoria. Los parámetros de flujo que gobierna que caracterizan a los fenómenos de transporte en un canal rotando se identifican mediante el análisis paramétrico de las ecuaciones de momentum y energía refiriéndose a un marco de referencia rotativo. Partiendo de estas ecuaciones de flujo adimensional, una estrategia experimental que une el diseño del módulo de prueba, el programa experimental y el análisis de datos se formula con el intento de revelar la fuerza de Coriolis aislada y efectos de flotabilidad en calor actuaciones de transferencia. Los efectos de la fuerza de Coriolis y la rotación de flotabilidad se ilustran los resultados selectivo de canales con varias geometrías de rotación. Mientras que la fuerza de Coriolis y el impacto de la flotabilidad de rotación comparte varias características comunes entre los diferentes canales de rotación, las firmas de transferencia de calor único se encuentran en asociación con la dirección del flujo, la forma del canal y la disposición de calor la transferencia de dispositivos de realce. Independientemente de las configuraciones de flujo de los canales de rotación, el método experimental presentado permite el desarrollo de correlaciones de transferencia de calor físicamente consistentes que permitan la evaluación de la fuerza de Coriolis aislada e interdependiente y efectos de rotación de flotabilidad en el calor la transferencia de propiedades de rotación de canales.

Condiciones de funcionamiento realista de los flujos de refrigeración interna dentro de una paleta giratoria de la turbina de gas en términos de Re, Ro y Bu se comparan con las condiciones del laboratorio emulado en la figura 1. Los puntos de datos caen en las condiciones del motor realista utilizando el método experimental presente en protocolos11,14,17,<sup cl...

Aquí, presentamos un método experimental para desacoplar la fuerza de Coriolis interdependiente y efectos de flotabilidad de rotación en las distribuciones de transferencia de calor de campo completo de un canal de rotación.

Fuerza de Coriolis desacoplar y rotación efectos de flotabilidad en el calor de campo completo transferencia de propiedades de un canal de rotación

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de transferencia de calor, incluyendo muchos clasificados a enfriamiento interno de las palas del rotor de turbina fundida. La principal ventaja de esta técnica son los datos de transferencia de calor de campo completo recogidos y el método de reducción de datos propuesto. Estos son capaces de revelar efectos individuales e interdependientes de los pliegues de Coriolis y flotabilidad rotativa en las propiedades locales de transferencia de calor.Demostrando el procedimiento serán Kuo-Ching Yu, Wei-Ling Cai y Hong-Da Shen. Tres estudiantes graduados de mi laboratorio. El protocolo requiere el uso de una plataforma giratoria que consiste en un eje accionado por un motor.El eje impulsa una plataforma giratoria que admite un módulo de prueba. También tiene un contrapeso para el equilibrio rotacional. Una cámara infrarroja está en posición de escanear el módulo de prueba.Las características del módulo de prueba utilizado para la recopilación de datos se muestran en este esquema de vista explosionada. Cuando se construye, el marco de teflón, las paredes laterales, los divisores y las placas superior y posterior ayudan a definir un canal pasado cuadrado con patas de entrada y salida en forma de S. La base del módulo se une a la plataforma giratoria.Durante los experimentos, las paredes de los extremos de papel de aluminio de acero inoxidable llevan corriente para generar flujo de calentamiento. Las placas de cobre ayudan a mantener el papel de aluminio en su lugar. Una cámara Plenum de aire suministra flujo de aire presurizado a través de la base ligeramente fuera de la línea central de la pierna de entrada.Por último, el escape de la pata de salida también pasa a través de la base. Una vez montado y en posición, la pared final de la lámina expuesta es la pared del extremo principal en la rotación. En el módulo de prueba montado, prepárese para medir la emisividad térmica.Hay papel de calefacción colgado entre la cámara infrarroja y el módulo de prueba. Haga las conexiones eléctricas para la calefacción. Acceda al lado de la lámina más cercana al módulo de prueba.En ese lado en el centro de la lámina instalar un termopar calibrado. A continuación, gire la atención a la cámara que mira hacia el lado de la lámina. Prepare este lado frente al termopar rociando una fina capa de pintura negra sobre él.Ahora se emplea un gabinete para aislar la cámara en la lámina de calefacción durante la recolección de datos. Alimentar la energía eléctrica a la lámina de calentamiento para crear un campo de flujo simétrico. Una vez que el sistema está en estado estacionario, mida la temperatura por termopar y termografía infrarroja.Repita la medición con diferentes potencias del calentador. Después de completar las mediciones, retire el termopar de la lámina. Tenga la plataforma lista para hacer pruebas de transferencia de calor.Esto incluye equipos para presurizar el canal de prueba. Esté preparado para ajustar el peso de contrapeso para establecer el equilibrio de la plataforma. Primero verifique o establezca el equilibrio estático de la plataforma giratoria.Una vez logrado, el rotor permanecerá en cualquier posición angular en la que esté ajustado. Para el equilibrio dinámico, inicie la rotación del equipo a la velocidad constante deseada. Comience la imagen infrarroja y vea las imágenes capturadas.Cuando el equipo no está en equilibrio dinámico, la imagen termográfica de las mediciones no es estable. Para lograr un equilibrio dinámico, ajuste gradualmente el contrapeso. Cuando se logra el equilibrio dinámico, habrá una imagen térmica estable en las condiciones de funcionamiento.Retire el módulo de prueba de la plataforma giratoria y lléelo a un banco. A continuación, acceda al canal de refrigerante de los módulos. Tener material de aislamiento térmico disponible, en este caso fibra aislante.Llene el canal de refrigerante al módulo de prueba con el aislamiento térmico. Aquí, el canal se llena lo suficiente para los siguientes pasos en el protocolo. Vuelva a montar el módulo de prueba y prepárelo para volver a montarlo en el equipo.Vuelva a conectar toda la alimentación en los cables del instrumento. Devuelva el módulo de prueba a la plataforma giratoria, aplique la potencia de calentamiento y establezca las condiciones para la medición. Supervise la temperatura de la pared con el tiempo, por lo general más de tres horas.Las temperaturas en los dos puntos de interés de tiempo se trazan debajo de la imagen térmica. Cuando la variación de temperatura sea inferior a 0,3 Kelvin, registre la pared en temperaturas ambiente y la potencia del calentador. Realice múltiples mediciones mientras varía sistemáticamente el calentamiento, la velocidad de rotación y la dirección.Cuando haya terminado, lleve el módulo de vuelta a un banco para extraer el material aislante antes de volver a montarlo en la plataforma. A continuación, realice la prueba de transferencia de calor con el módulo de prueba. Inicie la hoja de cálculo desarrollada para el experimento.En las celdas adecuadas, defina los parámetros geométricos asociados con el módulo de prueba. En la configuración, inicie el flujo de refrigerante en el canal de prueba. En la hoja de cálculo, introduzca los valores medidos para las temperaturas ambientales y de fluidos, el caudal de masa de refrigerante, la presión atmosférica y la presión estática del refrigerante medida.El software calcula el número de Reynolds y lo muestra. Si no es el número de Reynolds deseado, cambie el caudal de masa del refrigerante. A continuación, vuelva a introducir los parámetros medidos para encontrar el nuevo número de Reynolds.Con el número de Reynolds establecido, active el sistema de termografía. A continuación, suministrar y regular la potencia de calentamiento para ajustar la temperatura de la pared. Compruebe que la temperatura ha alcanzado un estado estable en el valor predefinido verificando que el perfil de temperatura de la pared temporal es plano.En la hoja de cálculo, introduzca la temperatura media de la pared sobre el área escaneada. También introduzca la tensión de calentamiento y la corriente de calentamiento. Para las pruebas de línea base, una vez establecidas las condiciones, guarde los datos para el procesamiento posterior.Para la prueba de transferencia de calor giratoria continúe activando el motor para iniciar la rotación. Introduzca la velocidad de rotación del eje en la hoja de cálculo. El software determinará el número de rotación para las condiciones actuales.Ajuste la velocidad de rotación para obtener el número de rotación objetivo. Con el fin de lograr los números de Reynolds y notación deseados en una condición de estado estacionario, puede ser necesario ajustar el caudal de refrigerante. Velocidad de rotación y calor de potencia varias veces.Guarde todos los datos de transferencia de calor giratorios para el postprocesamiento. Continúe recopilando sistemáticamente datos para diferentes valores de los parámetros experimentales. En estas imágenes del módulo de prueba del canal S con corrientes de refrigerante en diferentes números de Reynolds hay variación espacial de los números de Nusselt debido a las fuerzas centrífugas inducidas por vórtices.Estas gráficas reflejan las propiedades de transferencia de calor promediadas en el área sobre las paredes finales iniciales y finales del módulo de canal S. La rotación a la relación de números nusselt estática en función del número de flotabilidad va de abajo a uno superior para la pared de borde delantero. Para el muro de borde final, la relación nunca está por debajo de uno.Tenga en cuenta que para el número de rotación fijo y los diferentes números de Reynolds, los números de Nusselt normalizados varían en un rango pequeño. Los diferentes tipos de canales tienen un comportamiento diferente. Para un número de rotación dado, la extrapolación a la flotabilidad cero da el nivel de transferencia de calor debido a las fuerzas de Coriolis con flotabilidad de fuga para la pared principal.Un análisis similar funciona para el muro final. Aquí está la variación de la rotación a la relación de números nusselt estático en la flotabilidad de fuga en función del número de rotación para diferentes geometrías de canal. Los datos revelaron los efectos de fuerza de Coriolis desacoplados en el área promediada propiedades de transferencia de calor de las paredes finales del borde inicial y final.Estos datos demuestran el impacto del número de flotabilidad en las propiedades de transferencia de calor de un canal giratorio depende del número de rotación. Por lo tanto, este método puede proporcionar información sobre el rendimiento de refrigeración del canal giratorio dentro de una hoja de rotor de turbina fundida. También se puede aplicar a otros sistemas como la refrigeración amature del motor de núcleo rico.Generalmente, los individuos nuevos en este método o ciclo porque la medición de transferencia de calor de una superficie giratoria es difícil. Una vez masterada, esta técnica se puede hacer en 100 horas si se realiza correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar comprobar constantemente si hay fugas de flujo de refrigerante.Después de su desarrollo, esta técnica allana el camino para que los investigadores en el campo del motor de turbina fundida exploren las distribuciones de números de Nusselt de campo completo en las palas del rotor. Después de ver este video, usted debe tener una buena comprensión de cómo desacoplar los efectos de los pliegues de Coriolis y flotabilidad giratoria en agentes de campo completo para las propiedades de los canales giratorios y aplicaciones para fundir las palas del rotor de la turbina.

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Fuerza de Coriolis desacoplar y rotación efectos de flotabilidad en el calor de campo completo transferencia de propiedades de un canal de rotación (Video) | JoVE Journal

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