Misure di scambio di calore convettivo istantanea locale in un tubo - flusso singolo e due fasi

Sommario

Questo manoscritto descrive metodi finalizzati a misura dei coefficienti di scambio di calore convettivo istantanea locale in un flusso di tubo monofase o bifase. Viene presentato un metodo ottico semplice per determinare la lunghezza e la velocità di propagazione di una bolla di aria (Taylor) allungata muove a una velocità costante.

Abstract

Questo manoscritto fornisce descrizione passo passo del processo produttivo di una sezione di test progettato per misurare il coefficiente di trasferimento di calore istantaneo locale in funzione della portata liquida in un tubo trasparente. Con alcuni emendamenti, l'approccio è esteso ai flussi di gas-liquido, con una particolare enfasi sull'effetto di una singola bolla di aria (Taylor) allungata su incremento dello scambio termico. Una tecnica non invasiva termografia è applicata per misurare la temperatura istantanea di un sottile foglio di metallo riscaldato elettricamente. La lamina è incollata per coprire una sottile fessura tagliata nel tubo. L'inerzia termica della lamina è abbastanza piccolo per rilevare la variazione nella temperatura istantanea lamina. La sezione di prova può essere spostata lungo il tubo ed è abbastanza a lungo per coprire una parte considerevole dello strato limite termico crescente.

All'inizio di ogni esecuzione sperimentale, uno stato di costante con un flusso d'acqua costante tasso e calore di flusso all'estruso è raggiunto e serve come riferimento. La bolla di Taylor viene quindi iniettata nel tubo. Le variazioni di coefficiente di trasferimento termico dovuto al passaggio di una bolla di Taylor di moltiplicazione in un tubo verticale viene misurata come funzione della distanza del punto di misura dalla parte inferiore della bolla Taylor commovente. Pertanto, i risultati rappresentano i coefficienti di trasferimento di calore locale. Più esecuzioni indipendenti preformati in condizioni identiche permettono di accumularsi dati sufficienti calcolare risultati affidabili di una media di ensemble sul trasferimento di calore convettivo transitoria. Per eseguire questa operazione in un quadro di riferimento in movimento con la bolla, la posizione della bolla lungo il tubo deve essere conosciuto in ogni momento. Descrizione dettagliata delle misure della lunghezza e della velocità traslazionale delle bolle Taylor dalle sonde ottiche è presentato.

Introduzione

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 ....

Protocollo

1. sezione di prova per misure di temperatura istantanea

1. Processo di fabbricazione del sezione di test (Figura 2)
   1. Tagliare un segmento di un tubo almeno 70 cm di lunghezza.
      Nota: Il diametro e spessore della sezione di prova dovrebbe essere identico a quello del tubo utilizzato nell'impianto sperimentale.
   2. Utilizzare una fresatrice per tagliare 4 finestre strette adiacenti lungo il tubo nel tratto di prova, ogni finestra è di 6 mm di larghezza e lunghezza 80 mm con un gap di 25 mm tra windows consecutivi.
   3. Da una lamina in acciaio inox sottile di....

Risultati

Un esempio di sensori ottici di uscita record è presentato nella Figura 4 per una singola bolla di Taylor in aumento in un tubo verticale riempito con acqua stagnante. La prima grande discesa rappresenta l'apertura del circuito per la punta di bolla di Taylor, mentre la successiva molto più brevi gocce dopo l'ascesa al valore iniziale dovuto al passaggio della coda allungata bolle, rappresentano le bolle disperse sulla scia di liquido dietro la bolla di Taylo.......

Discussione

Indagine sperimentale del trasferimento di calore locale nel flusso tubo transitoria è un compito complicato che richiede strumenti di misura High-end e metodi, nonché un impianto sperimentale costruito su misura, in particolare, una sezione di test appositamente progettati. Il presente protocollo Visualizza una tecnica di termografia che è in grado di misurare fedelmente veloce temporali cambiamenti nella temperatura di parete e nella velocità di trasferimento di calore a causa delle variazioni sull'idrodinamica del flu.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Telecamera a infrarossi	Optris	PI-1450
Termocoppie A/D card	National Instruments	NI cDAQ-9714.
Programma Labview	National Instruments
Epoxy DP-460	3M Scotch-weld