Numerosi studi sperimentali di trasferimento di calore convettivo, utilizzando diverse tecniche per misurare la parete e/o la temperatura del fluido in una varietà di configurazioni di flusso, sono stati effettuati durante gli ultimi decenni. Uno dei fattori che limita la precisione delle misurazioni di temperatura nei processi instabili è la risposta lenta dei sensori. Per registrare la temperatura di parete istantanea locale, l'apparecchiatura di misurazione deve rispondere abbastanza velocemente, mentre la superficie in cui è registrata la temperatura deve essere in equilibrio termico con il flusso del tempo-dipendente. Pertanto, l'inerzia termica della superficie deve essere sufficientemente piccolo. Le scale di tempo rilevante sono determinate dai fenomeni idrodinamici che causano il cambiamento nel trasferimento di calore convettivo. Veloce tempo di risposta è così cruciale per la temperatura dipendente dal tempo di registrazione nel flusso transitorio.
Per soddisfare questi requisiti, una telecamera a infrarossi viene utilizzata per registrare una sezione di prova speciale di fabbricati che consente una risposta veloce della temperatura a qualsiasi cambiamento nel flusso. Una parte della parete del tubo è tagliata e sostituita con una sottile lamina di acciaio inox. Un approccio simile è stato utilizzato da Hetsroni et al. 1, tuttavia, la pellicola che hanno usato era troppo spessa per misurare con precisione i cambiamenti di temperatura istantanea e soltanto le temperature medie sono state presentate. Diminuendo lo spessore della lamina migliorato considerevolmente il tempo di risposta. 2 questo metodo è stato applicato in laboratorio per misurare i coefficienti di scambio termico convettivo in flusso bifase3,4 e fenomeni transitori in monofase tubo flusso5.
Un layout schematico della struttura di flusso bifase è dato in Figura 1, ulteriori informazioni sul dispositivo di aspirazione di aria unico possono essere trovate Babin et al. 3
Indagine del trasferimento di calore convettivo in flusso bifase è molto complessa a causa del comportamento di flusso transitorio e l'effetto della frazione sub la sezione del tubo. Di conseguenza, molti studi hanno presentato solo un coefficiente di trasferimento di calore convettivo medio per un regime di flusso dato come una funzione di flusso specifico condizioni6,7,8,9,10 , 11. Tuttavia, le carte da Donnelly et al. 12 e Liu et al. 13 rappresentano esempi di studi di trasferimento di calore convettivo locale in due fasi.
Il presente studio si occupa di misure di trasferimento di calore intorno a una singola bolla allungata (Taylor) iniettato nella stagnante o liquido in un tubo corrente. La bolla di Taylor si propaga a una velocità costante traslazionale14,15,16. La velocità di propagazione della bolla viene determinata utilizzando il metodo sonde ottico costituito da una sorgente di luce laser e il fotodiodo3,4.
La combinazione della telecamera IR e delle sonde ottiche permette misurazioni del trasferimento di calore convettivo istantanea locale in funzione della distanza da Taylor bolla superiore o inferiore.
La temperatura di parete istantanea può essere utilizzata per calcolare il coefficiente di scambio termico convettivo, he il numero di Nusselt:
, (1)
dove q è il flusso di calore sull'estruso, Tw e T∞ sono la temperatura di parete e la temperatura acqua ingresso rispettivamente, k è la conducibilità del liquida e D è il diametro del tubo. La temperatura di massa che è comunemente usata per determinare i coefficienti di scambio termico non è stata misurata al fine di evitare l'introduzione di eventuali interferenze al flusso.