Vele experimentele studies van de convectieve warmteoverdracht, met behulp van verschillende technieken voor het meten van de muur en/of de vloeistof temperatuur in een verscheidenheid van stroom configuraties, zijn uitgevoerd in de afgelopen decennia. Een van de factoren die de nauwkeurigheid van temperatuurmetingen in wankele processen beperkt is de trage reactie van de sensoren. Als u lokale momentane wandtemperatuur opnemen, moet de meetapparatuur reageren snel genoeg, terwijl het oppervlak waarop de temperatuur is opgenomen moet worden in thermisch evenwicht met de stroom van de tijd-afhankelijke. De thermische inertie van het oppervlak heeft dus voldoende klein. De relevante termijnen worden bepaald door de hydrodynamische verschijnselen die leiden de verandering in de convectieve warmteoverdracht tot. Snelle tijd reactie is dus van cruciaal belang voor het opnemen van de tijd-afhankelijke temperatuur in transiënte stroom.
Om te voldoen aan deze eisen, wordt een IR-camera gebruikt voor het opnemen van een speciale zelf vervaardigde test-sectie waarmee een snelle temperatuur reactie op wijzigingen in de stroom. Een deel van de muur van de pijp is afgesneden en vervangen door een dunne folie van roestvrij staal. Een soortgelijke aanpak werd gebruikt door Hetsroni et al. 1, echter de folie vroeger was te dik voor het nauwkeurig meten van wijzigingen van de momentane temperaturen en alleen tijd-gemiddelde temperaturen werden gepresenteerd. Verminderen van de folie-dikte verbeterd de reactie tijd aanzienlijk. 2 deze methode werd toegepast in het lab om convectie warmte overdracht coëfficiënten in twee fasen stroom3,4 en voorbijgaande verschijnselen in éénfasig pijp stroom5te meten.
Een schematische lay-out van de twee fasen flow-faciliteit is gegeven in Figuur 1, kan aanvullende informatie over het unieke lucht inlaat apparaat worden gevonden in Babin et al. 3
Onderzoek van de convectieve warmteoverdracht in twee fasen stroom is zeer complex te wijten aan het gedrag van de transiënte stroom en het effect van de ongeldig breuk in de doorsnede van de pijp. Daarom hebben veel studies alleen een gemiddelde Convectie hitte overdracht coëfficiënt voor een bepaalde stroom regeling gepresenteerd als een functie van de specifieke stroom voorwaarden6,7,8,9,10 , 11. echter de papieren door Donnelly et al. 12 en Liu et al. 13 staan voorbeelden van twee fasen lokale Convectie hitte overdracht studies.
De huidige studie behandelt warmte overdracht metingen rond een één langgerekte (Taylor)-zeepbel geïnjecteerd in stagnerende of stroomt vloeistof in een pijp. De Taylor-zeepbel zich voortplant in een constante translationeel snelheid14,15,16. De zeepbel propagatie snelheid is bepaald met behulp van optische sondes methode bestaande uit een laser-lichtbron en een fotodiode3,4.
De combinatie van de IR-camera en de optische sondes zorgt ervoor dat metingen van de lokale momentane convectieve warmteoverdracht als een functie van de afstand van de Taylor bubble boven- of onderkant.
De momentane wandtemperatuur kan worden gebruikt voor het berekenen van de coëfficiënt van de overdracht Convectie hitte, h, alsmede het getal van Nusselt:
, (1)
waar q is de warmtestroom naar de folie, Tw en T∞ zijn de wandtemperatuur en de temperatuur van het water inlaat respectievelijk k is de vloeibare geleidbaarheid en D is de diameter van de pijp. Het bulk-temperatuur die wordt gebruikt bij het bepalen van de warmte overdracht coëfficiënten werd niet gemeten om te voorkomen dat de invoering van een storing van de stroom.