Name: Disgiungere forza di Coriolis e rotante galleggiabilità effetti sul calore pieno campo il trasferimento di proprietà di un canale rotante (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 3 s
Description: Scopri un metodo sperimentale per separare gli effetti della forza di Coriolis e della galleggiabilità rotante sul trasferimento di calore in un canale rotante. Questa tecnica rivela le proprietà termiche locali per migliorare il raffreddamento interno delle pale di turbine.

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Il presente lavoro di ricerca è stato finanziariamente sponsorizzato dal Ministero della scienza e della tecnologia di Taiwan sotto la concessione NSC 94-2611-E-022-001, NSC 95-2221-E-022-018, NSC 96-2221-E-022-015MY3 e NSC 97-2221-E-022-013-MY3.

Nota: I dettagli della rotazione strutture di collaudo, acquisizione dati, elaborazione dati e il modulo di test di trasferimento di calore emulando un canale di raffreddamento interno di una pala del rotore di turbina a gas sono in nostri precedenti lavori29,30,31 ,32.
1. preparazione del test di trasferimento di calore
<ol><li>Formulare le condizioni sperimentali in termini di Re, Ro e Bu da condizioni operative mirate di una pala del rotore di turbina a gas.</li>
	<li>Determinare la N, P, d, Re Tw - Tb necessari per acquisire la testata Re, Ro e Bu utilizzando equazioni (14) e (15).</li>
	<li>Ri-definire il targeting Re, Ro e Bu se N, P, d, Re Tw - Tb supera il limite delle strutture sperimentali.</li>
	<li>Progettare e costruire il modulo di test di trasferimento di calore in scala emulando un canale di raffreddamento interni e pratico in un rotore di turbina a gas lama2.</li>
</ol>2. determinazione del coefficiente di emissività termica per sistema di termografia ad infrarossi
<ol><li>Installare la termocoppia calibrata sul lato posteriore del foglio riscaldante in acciaio inox digitalizzati.</li>
	<li>Spruzzare uno strato sottile di vernice nera sulla lamina di acciaio inox riscaldamento analizzata dalla telecamera a raggi infrarossi.</li>
	<li>Creare campi di flusso simmetrico sui due lati del foglio riscaldante in acciaio inox posizionando un sottile foglio di acciaio verticale in uno spazio con i flussi convettivi gratis sui due lati del foglio riscaldante verticale.</li>
	<li>Potenza di riscaldamento elettrico attraverso il foglio riscaldante avanzamento e misurare temperature contemporaneamente di termocoppia e a infrarossi sistema di termografia dallo schermo del computer allo stato stazionario.</li>
	<li>Ripetere il passaggio 2.4 almeno quattro volte utilizzando elevati poteri di riscaldatore. Garantire che le temperature di parete corrispondente ai poteri riscaldatore usati dai punti 2.3 e 2.4 coprono la gamma di Tw determinata dal passaggio 1.2.</li>
	<li>Calcolare i valori di Twanalizzati dal sistema termografia ad infrarossi utilizzando un numero di coefficienti di emissività termica selettivo per il programma che converte i segnali a infrarossi in dati di temperatura.</li>
	<li>Confrontare i dati di Tw misurati la termocoppia calibrata e il sistema di termografia ad infrarossi nella posizione corrispondente per la termocoppia spot con le deviazioni standard valutate.</li>
	<li>Selezionare il coefficiente di emissività termica con il minimo scarto quadratico medio determinato dal passaggio 2.7.</li>
	<li>Determinare l'errore di massima precisione per il sistema di termografia ad infrarossi utilizzando il coefficiente di emissività termica determinato dal passo 2.8.</li>
</ol>3. dinamico equilibrio di rotazione Rig
<ol><li>Installare il modulo di test del trasferimento di calore, la telecamera a infrarossi, il telaio avvolgente e tutti gli accessori sulla piattaforma rotante.</li>
	<li>Regolare il peso controbilanciante gradualmente fino a quando le condizioni di esercizio dell'impianto di perforazione rotante soddisfano la limitazione vibrazionale per le misurazioni di termografiche ad infrarossi per esporre l'immagine termica stabile sul display del computer.</li>
</ol>4. valutazione dei coefficienti di perdita di calore
<ol><li>Riempire il canale del liquido di raffreddamento del modulo di test di trasferimento di calore con materiale termoisolante.</li>
	<li>Installare il modulo riempito prova su rotante rig di test montaggio del modulo di verifica sulla piattaforma rotante e collegando l'alimentazione riscaldatore e tutti i cavi strumentali.</li>
	<li>Attivare il sistema di acquisizione dati per eseguire la scansione temporale Tw variazione a una potenza di riscaldamento fino a quando non viene soddisfatta la condizione di stato stazionario. Garantire che il temporale Tw variazioni durante varie scansioni successive sono meno di +0,3 K in ogni condizione di stato stazionario.</li>
	<li>Registrare la potenza della resistenza, allo steady-state dati Tw e la corrispondente temperatura ambiente, T∞.</li>
	<li>Ripetere i punti 4.3 e 4.4 almeno cinque volte usando diverse potenze termiche ad una velocità di rotazione fissa.</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 4.2-4.4 con almeno cinque velocità di rotazione. Assicurarsi che il campo di prova di velocità di rotazione copre tutti i valori di N determinati dal passaggio 1.2.</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 4.3-4.6 con un senso di rotazione invertito.</li>
	<li>Costruire le trame del flusso di perdita di calore contro la differenza di temperatura di parete-a-ambient ogni velocità di rotazione.</li>
	<li>Correlare i coefficienti di perdita di calore come le funzioni parete--ambiente di differenza di temperatura, di rotazione e velocità di rotazione.</li>
	<li>Il programma di processo post dati per la contabilità di Nu , incorporare la correlazione di perdita di calore.</li>
</ol>5. test di trasferimento di calore base
<ol><li>Eseguire test di trasferimento di calore presso il targeting per numeri di Reynolds a velocità zero rotante (Ro = N = 0) alimentando flussi di liquido di raffreddamento e riscaldatore poteri per il modulo di test. Garantire che la portata di massa del refrigerante fornita è costantemente adeguata al fine di controllare il numero di Reynolds sul piano di entrata flusso al valore di destinazione.</li>
	<li>Registrare tutti i dati grezzi pertinenti, tra cui le temperature di parete allo stato stazionario, temperature del fluido, poteri di riscaldatore, pressioni di flusso e ambiente pressioni e temperature, per l'elaborazione successiva dei dati.</li>
	<li>Valutare i numeri di Nusselt locali e una media di zona (Nu0) sopra le pareti del canale statico digitalizzati.</li>
</ol>6. test di trasferimento di calore rotante
<ol><li>Installare il programma di monitoraggio on-line per monitorare le condizioni di prova presso il Re di targeting e Ro.</li>
	<li>Alimentare la portata di massa del refrigerante misurata, la pressione dell'aria, velocità e temperatura del fluido all'ingresso del canale di rotazione nel programma di monitoraggio per calcolare l'istante Re e Ro.</li>
	<li>Registrare tutti i dati grezzi rilevanti, come la rotazione velocità, potere del riscaldatore, flusso d'aria e pressioni ambientali, come pure le temperature di parete e fluido per l'elaborazione successiva dei dati dopo che è soddisfatta la condizione di stato stazionario pre-definita.</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 6.2 e 6.3 con almeno quattro crescente o decrescente poteri riscaldatore a un insieme di fisso Re e Ro. Garantire che la caduta del Re e Ro test entro ± 1% differenze dai valori di targeting regolando la velocità di rotazione o la portata di massa del refrigerante o entrambi.</li>
	<li>Garantire che i test di trasferimento di calore in ogni set di fisso Re e Ro con poteri diversi riscaldatore vengono eseguiti continuamente come lo sviluppo di flussi di galleggiamento indotta è associato con la "storia" dello sviluppo di flusso.</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 6.4 e 6.5 con quattro o cinque targeting numeri di Reynolds (Re) a un numero fisso di rotazione (Ro). Garantire che la velocità di rotazione viene registrata in modo appropriato a ogni test Re per comandare sia Re e Ro ai valori di targeting entro ± 1% differenze.</li>
	<li>Ripetere il punto 6.6 utilizzando quattro o cinque numeri di rotazione (Ro) di targeting.</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 6.2 a 6.7 con senso di rotazione invertito.</li>
	<li>Valutare i numeri di Nusselt locali e una media di zona (Nu) oltre le mura di canale rotante digitalizzati utilizzando un programma di elaborazione dei dati di post.</li>
</ol>7. analisi parametrica
<ol><li>Correlare i media di zona Nusselt numeri (Nu0) raccolti dal canale statico nelle funzioni del numero di Reynolds.</li>
	<li>Valutare il locale pieno campo Nu/ rapporti diNu0 ad ogni fisso Re e Ro testato con una media di zona Nu/Nu0 rapporti calcolati.</li>
	<li>Verificare l'applicabilità di isolamento effetto Re tracciando il locale e una media di zona Nu/Nu0 rapporti ottenuti con diversi Re ma alle identiche Ro.</li>
	<li>Divulgare gli impatti isolati di galleggiabilità sulle proprietà di trasferimento di calore del canale prova rotante a rotazione riportando la media di zona Nu/Nu0 rapporti raccolti presso la stessa Ro con diversi Re contro Bu o densità rapporto (Δρ/ρ). Garantire la scelta preferibile di Bu o Δρ/ρ per costruire questo tipo di trama per ottenere la tendenza di dati coerenti con una struttura semplice e funzionale per calore trasferimento correlazione.</li>
	<li>Estrapolare ogni Nu/Nu0 tendenza di dati raccolti presso un fisso Ro ma diversi Re nella condizione limitante di Bu→0 o Δρ/ρ→0.</li>
	<li>Raccogliere tutti gli estrapolata Nu/Nu0 risultati con Bu→0 o Δρ/ρ→0 presso tutti i testata Ro.</li>
	<li>Tracciare l' estrapolata Nu/Nu0 risultati con interazione di galleggiabilità scomparso contro Ro di divulgare il Coriolis disgiunto forza effetti sulle proprietà di trasferimento di calore.</li>
	<li>Correlare i risultati dei test raccolti da passaggi 7.4 e 7,7 nelle funzioni di Ro e 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>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Mentre le temperature di spalla di un canale rotante vengono rilevate da un sistema di termografia ad infrarossi, la temperature del fluido sono misurate mediante termocoppie. Come il campo magnetico alternativo di un motore a corrente alternata che spinge un impianto di perforazione rotante induce il potenziale elettrico di interferire le misure di termocoppia, il motore DC dovrà essere adottato per guidare un rotante rig di test.
La distribuzione di temperatura del fluido nel piano di uscita...

<table><tbody><tr><td>Banco di prova rotante</td><td>Realizzato</td><td></td> internamente <td>Progettazione da questo gruppo di ricerca</td></tr><tr><td>Modulo di prova per il trasferimento di calore</td><td>Realizzato</td><td></td> internamente <td>Progettazione da questo gruppo di ricerca</td></tr><tr><td>Misuratore di portata massica</td><td>Eldride Product, Inc.</td><td>3100301-01-01 359-1007</td><td></td></tr><tr><td>Sistema di termografia a infrarossi</td><td>NEC P384A-8</td><td>3100401-04 3127A-4</td><td></td></tr><tr><td>Anello di contatto per strumentazione</td><td>Michigan Scientific SR36M</td><td>3100506-62 3553-372</td><td></td></tr></tbody></table>

disgiungere forza di coriolis e rotante galleggiabilità effetti sul calore pieno campo il trasferimento di proprietà di un canale rotante

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

Viene proposto un metodo sperimentale per esplorare le caratteristiche di trasferimento di calore di un canale lungo un asse rotante. I parametri di flusso governante che caratterizzano i fenomeni di trasporto in un canale rotante vengono identificati tramite l'analisi parametrica delle equazioni slancio ed energia che fa riferimento a un quadro di riferimento rotante. Sulla base di queste equazioni di flusso adimensionale, una strategia sperimentale che unisce il design del modulo test, il programma sperimentale e l'analisi dei dati è formulato con il tentativo di rivelare la forza di Coriolis isolato e gli effetti di galleggiabilità il calore prestazioni di trasferimento. Gli effetti della forza di Coriolis e rotazione galleggiabilità sono illustrati utilizzando i risultati selettivi misurati da canali con varie geometrie di rotazione. Mentre la forza di Coriolis e rotanti-galleggiabilità impatti condividono parecchie caratteristiche comuni tra i vari canali rotanti, le firme di trasferimento di calore unico sono trovate in collaborazione con la direzione del flusso, la forma del canale e la disposizione di calore trasferimento valorizzazione dispositivi. Indipendentemente dalle configurazioni di flusso dei canali rotante, il metodo sperimentale proposto consente lo sviluppo di correlazioni di trasferimento di calore fisicamente consistente che consentono la valutazione della forza di Coriolis isolata e interdipendente e effetti di galleggiabilità rotante sul calore trasferimento proprietà di rotazione canali.

Condizioni di funzionamento realistiche per i flussi di refrigerante interno all'interno di una lama rotante della turbina a gas in termini di Re, Ro e Bu sono confrontate con le condizioni di laboratorio emulato nella Figura 1. I punti dati rientrano nelle condizioni motore realistico utilizzando il metodo sperimentale presente riassunto nei protocolli11,14,17,...

Qui, presentiamo un metodo sperimentale per disaccoppiare la forza di Coriolis interdipendente e gli effetti di galleggiabilità rotante su distribuzioni di trasferimento di calore pieno-campo di un canale rotante.

Disgiungere forza di Coriolis e rotante galleggiabilità effetti sul calore pieno campo il trasferimento di proprietà di un canale rotante

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

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo del trasferimento di calore, tra cui molte classificate per il raffreddamento interno delle pale del rotore a turbina fusa. Il principale vantaggio di questa tecnica sono i dati di trasferimento del calore a campo completo raccolti e il metodo di riduzione dei dati proposto. Questi sono in grado di rivelare effetti individuali e interdipendenti delle pieghe Coriolis e galleggiamento rotante sulle proprietà locali di trasferimento del calore.A dimostrare la procedura saranno Kuo-Ching Yu, Wei-Ling Cai e Hong-Da Shen. Tre studenti laureati del mio laboratorio. Il protocollo richiede l'uso di un carro rotante costituito da un albero guidato da un motore.L'albero aziona una piattaforma rotante che supporta un modulo di prova. Ha anche un contrappeso per il bilanciamento rotazionale. Una termocamera è in grado di scansionare il modulo di prova.Le funzionalità del modulo di test utilizzato per la raccolta dei dati sono raffigurate in questo schema di visualizzazione esplosa. Una volta costruito, il telaio in Teflon, le pareti laterali, i divisori e le piastre superiore e posteriore aiutano a definire un canale quadrato a due passati con gambe di ingresso e uscita a forma di S. La base del modulo si attacca alla piattaforma rotante.Durante gli esperimenti, le pareti finali in lamina di acciaio inossidabile trasportano corrente per generare flusso di riscaldamento. Le piastre di rame aiutano a tenere il foglio in posizione. Una camera Plenum ad aria fornisce un flusso d'aria pressurizzato attraverso la base leggermente fuori dall'ala centrale della gamba di ingresso.Infine, lo scarico dalla gamba di uscita passa anche attraverso la base. Una volta assemblata e posizionata, la parete finale in lamina esposta è la parete finale principale nella rotazione. Al modulo di prova montato, prepararsi a misurare l'emissività termica.C'è un foglio riscaldante tra la fotocamera a infrarossi e il modulo di prova. Effettuare i collegamenti elettrici per il riscaldamento. Accedere al lato del foglio più vicino al modulo di prova.Su quel lato al centro del foglio installare una termocopia calibrata. Successivamente girare l'attenzione sul lato rivolto della fotocamera del foglio. Preparare questo lato di fronte alla termocopia spruzzandovi un sottile strato di vernice nera.Ora impiegando l'involucro per isolare la fotocamera nel foglio riscaldante durante la raccolta dei dati. Alimentare l'energia elettrica alla lamina riscaldante per creare un campo di flusso simmetrico. Una volta che il sistema è allo stato stazionato, misurare la temperatura mediante termocopia e termografia a infrarossi.Ripetere la misurazione con diverse potenze riscaldatori. Dopo aver completato le misurazioni, rimuovere la termocopia dal foglio. Avere il carro pronto per effettuare test di trasferimento del calore.Ciò include apparecchiature per la pressurizzazione del canale di prova. Preparati a regolare il peso di controbilanciamento per stabilire l'equilibrio del carro. Verificare o stabilire innanzitutto il bilanciamento statico del carro rotante.Una volta raggiunto, il rotore rimarrà in qualsiasi posizione angolare su cui è impostato. Per il bilanciamento dinamico, avviare la rotazione del carro alla velocità costante desiderata. Inizia l'imaging a infrarossi e visualizza le immagini acquisite.Quando il carro non è in equilibrio dinamico, l'immagine termografica delle misurazioni non è stabile. Per ottenere un equilibrio dinamico, regolare gradualmente il contrappeso. Quando si ottiene un equilibrio dinamico, ci sarà un'immagine termica stabile nelle condizioni di funzionamento.Rimuovere il modulo di prova dal carro rotante e portarlo su un banco. Accesso successivo al canale del refrigerante dei moduli. Avere a disposizione materiale isolante termico, in questo caso fibra isolante.Riempire il canale del refrigerante al modulo di prova con l'isolamento termico. Qui, il canale viene riempito a sufficienza per i passaggi successivi del protocollo. Riassemblare il modulo di prova e prepararlo per il rimontaggio sul carro.Ricollegare tutta l'alimentazione nei cavi dello strumento. Riportare il modulo di prova al carro rotante, applicare la potenza di riscaldamento e impostare le condizioni per la misurazione. Monitorare la temperatura della parete nel tempo, di solito più di tre ore.Le temperature nei due punti di interesse sono tracciate sotto l'immagine termica. Quando la variazione di temperatura è inferiore a 0,3 Kelvin, registrare la parete a temperatura ambiente e la potenza del riscaldatore. Effettuare più misurazioni variando sistematicamente il riscaldamento, la velocità di rotazione e la direzione.Al termine, riporta il modulo su una panchina per rimuovere il materiale isolante prima di montarlo di nuovo sul carro. Eseguire quindi il test di trasferimento del calore con il modulo di prova. Avviare il foglio di calcolo sviluppato per l'esperimento.Nelle celle appropriate definire i parametri geometrici associati al modulo di prova. Al set up, avviare il flusso del refrigerante nel canale di prova. Nel foglio di calcolo immettere i valori misurati per le temperature ambiente e del fluido, la portata di massa del refrigerante, la pressione atmosferica e la pressione statica del refrigerante misurata.Il software calcola il numero di Reynolds e lo visualizza. Se non è il numero di Reynolds desiderato, modificare la portata di massa del refrigerante. Quindi reimmettere i parametri misurati per trovare il nuovo numero di Reynolds.Con il numero di Reynolds stabilito, attiva il sistema di termografia. Successivamente, fornire e regolare la potenza di riscaldamento per impostare la temperatura della parete. Verificare che la temperatura abbia raggiunto uno stato stazionario al valore predefinito verificando che il profilo temporale della temperatura della parete sia piatto.Nel foglio di calcolo immettere la temperatura media della parete sull'area digitalizzata. Inserire anche la tensione di riscaldamento e la corrente di riscaldamento. Per i test di base, una volta impostate le condizioni, salvare i dati per la post-elaborazione.Per la prova di trasferimento del calore rotante continuare attivando il motore per iniziare la rotazione. Immettere la velocità di rotazione dell'albero nel foglio di calcolo. Il software determinerà il numero di rotazione per le condizioni correnti.Regolare la velocità di rotazione per ottenere il numero di rotazione mirato. Per ottenere i numeri di Reynolds e notazione desiderati in una condizione di stato stazionario, potrebbe essere necessario perfezionare la portata del refrigerante. Velocità di rotazione e riscaldamento più volte.Salvare tutti i dati di trasferimento del calore rotanti per la post-elaborazione. Continuare a raccogliere sistematicamente dati per diversi valori dei parametri sperimentali. In queste immagini del modulo di test del canale S con flussi di refrigerante a diversi numeri di Reynolds c'è una variazione spaziale dei numeri di Nusselt dovuta alle forze centrifughe indotte dai vortici.Questi grafici riflettono le proprietà medie di trasferimento del calore dell'area sulle pareti finali iniziali e finali del modulo canale S. La rotazione al rapporto numerico statico di Nusselt in funzione del numero di galleggiamento va dal basso all'alto di uno per la parete del bordo d'avanguardia.. Per la parete del bordo finale, il rapporto non è mai inferiore a uno.Nota, per il numero di rotazione fisso e diversi numeri di Reynolds, i numeri di Nusselt normalizzati variano su un piccolo intervallo. Diversi tipi di canale hanno un comportamento diverso. Per un dato numero di rotazione, l'estrapolazione a zero galleggiabilità dà il livello di trasferimento del calore a causa delle forze di Coriolis con galleggiamento in fuga per la parete principale.Un'analisi simile funziona per la parete finale. Ecco la variazione della rotazione al rapporto numerico statico di Nusselt alla galleggiabilità in fuga in funzione del numero di rotazione per diverse geometrie del canale. I dati hanno rivelato gli effetti di forza coriolis disaccoppiati sull'area hanno mediato le proprietà di trasferimento del calore delle pareti finali del bordo anteriore e finale.Questi dati dimostrano che l'impatto del numero di galleggiamento sulle proprietà di trasferimento del calore di un canale rotante dipende dal numero di rotazione. Quindi questo metodo può fornire informazioni sulle prestazioni di raffreddamento del canale rotante all'interno di una pale del rotore a turbina fusa. Può anche essere applicato ad altri sistemi come il raffreddamento ad aatura del motore a nucleo ricco.Generalmente, individui nuovi a questo metodo o ciclo perché la misurazione del trasferimento di calore da una superficie rotante è difficile. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 100 ore se viene eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di verificare costantemente la presenza di perdite di flusso di refrigerante.Dopo il suo sviluppo, questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo del motore a turbina fusa per esplorare le distribuzioni dei numeri Nusselt a campo completo nelle pale del rotore. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come disaccoppiare gli effetti delle pieghe Coriolis e della galleggiabilità rotante su agenti a campo completo per le proprietà dei canali rotanti e le applicazioni per lanciare pale del rotore della turbina.

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Disgiungere forza di Coriolis e rotante galleggiabilità effetti sul calore pieno campo il trasferimento di proprietà di un canale rotante (Video) | JoVE Journal

Disgiungere forza di Coriolis e rotante galleggiabilità effetti sul calore pieno campo il trasferimento di proprietà di un canale rotante

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