Name: Metingen van lokale momentane convectieve warmteoverdracht in een pijp - één en twee fasen Flow (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-30T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 25 s
Description: Leer een thermografietechniek om lokale convectieve warmteoverdrachtscoefficiënten te meten in enkel- en tweefasenpijpstroming. Deze niet-invasieve methode vangt snelle temperatuurvariaties aan de wand.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd gesteund door de Israël Science Foundation, subsidie # 281/14.

1. sectie test voor meting van de momentane temperatuur
<ol><li>Productieproces van test afdeling (Figuur 2)
	<ol>
<li>Snijd een segment van een pijp ten minste 70 cm lang. Opmerking: De diameter en de muur dikte van het gedeelte van de test moet identiek zijn aan die van de pijp gebruikt in de experimentele faciliteit.</li>
		<li>Gebruik een freesmachine te snijden van 4 aangrenzende smalle vensters langs de pijp in het gedeelte test, elk venster is 6 mm breed en 80 mm lang met een 25-mm kloof tussen opeenvolgende windows.</li>
		<li>Van een 12 µm dunne roestvrijstalen folie gesneden 40-60 cmlong en 12 mm brede stroken. Opmerking: De folie zal worden gebruikt voor het afdichten van de Vensters in de proef pijp. Het roestvast staal moet worden bedekt met twee gouden strepen die een kleine afstand van de einden van de folie te markeren en moeten worden gebruikt voor het lassen van de macht levering draden om te Verwarm de folie, Zie Figuur 2.</li>
		<li>Het meten van elektrische weerstand van de folie met een ohmmeter.</li>
		<li>Plaats de folie in de pijp als volgt de hieronder beschreven.<ol>
<li>Maak een basis voor het invoegen van de folie in de sectie van de test gemaakt van een stijve buizen met een buitendiameter gelijk aan die van de binnendiameter van de pijp test. Te dien einde knippen een 20 mm breed en ongeveer 80 cm lang deel van de muur van de pijp</li>
			<li>Jas de basis met vet alvorens de folie op het, dat de basis verbreken met de folie in een later stadium te introduceren.</li>
			<li>Plaats de folie op de basis en het afvlakken. Neem een doek met alcohol en reinig de folie uit alle overtollige vet.</li>
			<li>Toepassing de lijm aan de rand van de folie en op de drie segmenten van de folie die overeenkomt met de locatie van de bruggen tussen de opeenvolgende Vensters. Opmerking: De lijm heeft sterk te zijn met een verharding van de eerste periode van ten minste 20 minuten met het oog op voldoende tijd voor de folie bijlage; epoxy DP 460 wordt gebruikt.</li>
			<li>Schuif voorzichtig de basis met de folie in de sectie van de test met de folie omhoog naar de richting van de Vensters. Opmerking: Dit proces moet worden door twee mensen.</li>
			<li>Zorg ervoor dat de folie wordt uitgelijnd met de Vensters, de gouden strepen moet aan de rand van de twee externe windows. Nadat de folie correct is geplaatst en heeft betrekking op de ramen, koppelt u de basis aan de proef pijp aan elk uiteinde met behulp van een klem.</li>
			<li>Zorgvuldig een gevouwen fiets innerlijke band invoegen in de pijp onder de basis, vet van de band indien nodig. Opblazen van de band. Observeren tijdens de inflatie de lijm verspreiden over de folie en het bereiken van de basis. Opmerking: De druk van de opgepompte band moet garanderen dat de lijm de binnenwand van de pijp en de folie binden zal. Dit zal ook vorm van de folie aan de kromming van de pijp en verminderen van elke mogelijke storingen aan het stroom als gevolg van de folie of de lijm.</li>
			<li>Met een doek, schakelt u alle overtollige lijm die heeft bereikt de openingen van het venster.</li>
			<li>Laat de lijm droog voor 24 h. "deflate" de band, het uitpakken en openen van de klemmen.</li>
			<li>De basis verbreken op de folie en de pijp in de volgende stappen uit:<ol>
<li>Zachtjes aanraken elk uiteinde van de basis te voelen welk uiteinde is gemakkelijker te verbreken en beginnen daarom verbreken.</li>
				<li>Gebruik een lange roller of een vergelijkbaar object te verbreken van de oorspronkelijke basis geleidelijk, langzaam in de pijp, totdat de hele basis wordt verbroken en de folie veilig onbeschadigd op de pijp blijft. Opmerking: Dit proces moet zorgvuldig worden gedaan ter bescherming van het zegel; Als het zegel is geruïneerd een nieuwe moet warmte overdracht test pijp-eenheid worden gemaakt.</li>
				<li>Controleer dat de pijp is verzegeld door Sluit één uiteinde van de pijp en de pijp met water te vullen.</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
		<li>Reinig het overtollige vet van de binnenkant van de pijp met water en zeep.</li>
		<li>Verbind de draden van de elektrische verwarming door lassen aan de gouden strepen op de folie. Opmerking: Ter bescherming van de folie op deze plekken, wordt voorgesteld om eerst een kleine cooper-chip aan de folie te koppelen en vervolgens de draad aan het lassen.</li>
		<li>Met een thermische lijm verbinden met een T-type thermokoppel onder in elk venster. Deze thermokoppels zal later worden gebruikt in het IR camera kalibratieproces. Opmerking: De lezingen van de temperatuur van de thermokoppels worden geregistreerd en geregistreerd door een PC met behulp van een A/D converter.</li>
		<li>Spray verf de buitenkant van de folie met een zwart mat spray om te maximaliseren van het stralingsvermogen.</li>
	</ol></li>
	<li>Toepassing van de warmtestroom aan folie
	<ol>
<li>Verbind de draden van de elektrische verwarming van de rand van de folie aan een DC power supply.</li>
		<li>De elektrische stroom zodat de folie zal het bereiken van een gewenste temperatuur instellen Opmerking: Een temperatuur die afbreuk kan doen aan de pijp niet bereiken. Voor plexiglas is de limiet ongeveer 45 ° C. Echter, moet u voor het opwarmen van de folie genoeg om ervoor te zorgen dat de folie van temperatuur ten minste een paar graden over de temperatuur van het water inlaat, zelfs tijdens de koeling staat als gevolg van de voorbijgaande veranderingen verwacht in de stroom blijft.</li>
		<li>Bereken de warmtestroom toegepast Q = ik2R waar ik de huidige toegepast en R is de elektrische weerstand van de folie. Opmerking: De warmteoverdracht uit de buitenste zijde van de folie dat openstaat voor lucht is te verwaarlozen in vergelijking met de warmteoverdracht aan het water in de pijp2.</li>
		<li>Sluit een bestuurbare elektrische schakelaar van PC aan op één van de draden van de flux warmte om te controleren het warmte flux impulsief starten en afsluiten.</li>
	</ol></li>
	<li>IR camera Opmerking: gedetailleerde specificaties van de IR-camera gebruikt in het lab kunnen worden gezien in Ferhstman3,4. De camera is aangesloten op een PC en gecontroleerd door een computer.<ol>
<li>Indien mogelijk, de IR-camera aansluit op een set van geleiders waardoor driedimensionale beweging van de camera gemakkelijk om het te plaatsen op verschillende posities langs de test-sectie.</li>
		<li>Zet de IR-camera een paar minuten voordat het uitvoeren van alle metingen, de interne sensoren Neem tijd om af te koelen tot de vereiste temperatuur.</li>
		<li>Plaats de IR camera een paar centimeter van het oppervlak binnen de brandpuntsafstand van de camera om zich te concentreren. Opmerking: Afhankelijk van de cameraresolutie zorg ervoor dat het gebied gemeten niet kleiner is dan een enkele pixel. Het verdient de voorkeur dat de oppervlakte die is gemeten van de bestaande uit een aantal pixels.</li>
		<li>Focus verplaatsen van het IR-camera.</li>
		<li>IR camera kalibratieproces:<ol>
<li>Toepassing warmtestroom zoals in 1.2 en wacht totdat een thermische stationaire toestand is bereikt, dat wil zeggen zodra de thermokoppels op de folie record constante temperatuur geplaatst. Meet de omgevingstemperatuur in de buurt van de experimentele faciliteit met een thermokoppel. Opmerking: Deze temperatuur zal worden gebruikt als de gereflecteerde temperatuur van het oppervlak. Deze parameter is voor een hoge waarde van oppervlakte stralingsvermogen, bijna te verwaarlozen.</li>
			<li>Voer de omgevingstemperatuur als van de IR-camera parameter van gereflecteerde temperatuur.</li>
			<li>Vergelijk voor elk venster in de folie, de temperatuur opgenomen door de IR-camera naar de opname van de thermokoppel van dat venster. De eigenschap van de stralingsvermogen van de IR-camera aanpassen totdat de opname van de temperatuur van de IR-camera gelijk aan de temperatuur opgenomen door het thermokoppel is. Opmerking: Dit kan worden gedaan voor verschillende warmte flux waarden; het stralingsvermogen is echter niet gevoelig op dit relatief lage temperatuur bereik. In de experimentele opnamen was de gemiddelde waarde van stralingsvermogen 0.98.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. metingen van Taylor Bubble translationeel snelheid en de lengte
<ol><li>
Optische sonde Opmerking: de optische sonde omvat een laser-lichtbron en een fotodiode. Wanneer de hele doorsnede van de pijp water bevat, is de fotodiode waardoor het circuit moet worden gesloten de laserstraal op gericht. Wanneer de laserstraal de luchtbel raakt, het is uit de fotodiode stootte en opent het circuit. Dus, een binair signaal wordt verkregen, die aangeeft of de optische sonde voor een luchtbel of van een vloeibare slak.<ol>
<li>Bouwen om te verbinden de sensor naar de A/D kaart, het volgende circuit (Figuur 3).</li>
		<li>Inschakelen van de laser, het punt op de diode. Controleer de digitale ingang van het circuit A/D software. Als de laser de diode raakt, vervolgens het circuit is gesloten en een positief signaal moet verschijnen. Opmerking: Zorg ervoor dat de diode gevoelig voor de uitvoer van de golflengte van de laser is. De optische sensoren gegevens is opgenomen in de frequentie van 1 kHz.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. experimentele Procedure
<ol><li>De test-sectie verbinden met het experimentele faciliteit, door flenzen of pijp records.</li>
	<li>De verwarming elektrische draden verbinden met de krachtbron en de thermokoppels naar een geautomatiseerde temperatuur-recorder.</li>
	<li>Plaats de IR camera voor het gedeelte van de test op de gewenste locatie.</li>
	<li>Zorg ervoor dat de camera is gericht op de folie; Dit is makkelijker te doen met de warmtestroom op.</li>
	<li>Toepassing van de warmtestroom (1.2) en het uitvoeren van het IR camera kalibratieproces (1.3.5).</li>
	<li>Plaats de twee optische sondes langs de proef pijp Opmerking: Indien mogelijk, een optische sonde plaats op de locatie van de IR-camera; Hierdoor kan synchronisatie tussen de temperatuurmeting en de locatie van de zeepbel, zoals de zeepbel niet zichtbaar voor de IR-camera is. Als niet mogelijk is, moet u de resultaten dienovereenkomstig in tijd verschuiven de bubble-snelheid en de afstand tussen de IR-camera en de optische sonde.<ol>
<li>Controleer of de laserstraal inderdaad de diode raakt en een positieve lezing levert.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Zet de waterpomp en selecteer het gewenste debiet. Toepassing warmtestroom door de stroom van de voeding aan te passen.</li>
	<li>Wacht totdat de temperatuur van een stationaire toestand wordt bereikt. Het computerprogramma te registreren van de wandtemperatuur van een Enkelfasige pijp stroom uitvoeren. Opmerking: Om te isoleren van het effect van de Taylor-zeepbel op de coëfficiënt van de overdracht Convectie hitte, is het essentieel om te meten eerst de Convectie hitte overdracht coëfficiënt in Enkelfasige stroom op een identieke flow rate en warmte flux zoals in de twee fasen experimenten. Het is aanbevolen om dit uit te voeren voor elke individuele evenement.</li>
	<li>Uitvoeren van het computerprogramma regelt dat de zeepbel injectie. Opmerking: Dit programma moet eerst injecteren een enkele Taylor-zeepbel gelijktijdig meet de temperatuur van de muur met behulp van de IR-camera en de binaire signalen van de twee optische sondes opnemen. Deze twee metingen moeten worden gesynchroniseerd om te voorkomen dat de extra tijd verschuivingen tussen de opnamen.</li>
	<li>Tussen de pistes, voldoende tijd om ervoor te zorgen dat het systeem terug naar de oorspronkelijke voorwaarden, d.w.z. de wandtemperatuur keert terug naar de enkelfasige steady-state beginwaarde instellen Opmerking: Het is mogelijk dat de wandtemperatuur van de enkelfasige steady-state stroom in gevallen waar een hoog warmtestroom continu brandt zal toenemen. Dit moet vermeden worden door het sluiten van de warmtestroom en het nemen van een pauze in de experimenten.</li>
</ol>4. verwerking van de gegevens
<ol><li>Berekenen van de coëfficiënt van de overdracht warmte voor Enkelfasige steady-state omstandigheden op basis van eq. 1. Opmerking: Deze coëfficiënt is onafhankelijk van tijd. Het zal worden gebruikt als een normaliserend factor in het vervolg.<ol>
<li>Voor elk individueel onderdeel opgenomen onder bepaalde voorwaarden, de Taylor bubbels lengte berekenen en translationeel snelheid door te verdelen de afstand tussen de optische sondes, L, door het periode-interval van de tip-aankomst tijd aan elke optische sensor:  <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq2.jpg"> </img>, waar tL1 en tL2 de tijden van de zeepbel tip komst aan de onderste en bovenste optische sensoren, respectievelijk zijn.</li>
		<li>Gebruik de Taylor-zeepbel translationeel snelheid voor het berekenen van de lengte van de zeepbel door vermenigvuldiging met de duur van het open circuit van één van de optische sondes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berekening van de coëfficiënt van de overdracht ogenblikkelijke lokale warmte voor stroom in twee fasen moet worden gedaan als volgt: Opmerking: Hoewel de hele experimentele proces is geautomatiseerd, de lengte en de translationeel snelheid van de belletjes Taylor niet constant moeten blijven precies bij elke experimentele run. Daarom is het moment waarop de zeepbel het meetpunt bereikt varieert. De optische sondes en de IR-camera hebben verschillende frame rates, respectievelijk 1000 en 30 Hz.<ol>
<li>Met behulp van de optische sonde gelegen in de nabijheid van de IR-camera, record op het moment dat de zeepbel tip aankomstdatum.</li>
		<li>Deze trigger signaal biedt de referentieperiode voor de IR camera opname. Opmerking: Ensemble gemiddelde proces is noodzakelijk voor het verkrijgen van de coëfficiënt van de overdracht Convectie hitte als een functie van de afstand van de onderkant van de zeepbel aan het meetpunt, z, waar z= 0 komt overeen met de onderkant van de zeepbel. Deze parameter moet worden genormaliseerd door de pijp diameter D.</li>
		<li>Stel een resolutie voor z/D. Alle geregistreerde gegevenswaarden voor elk individueel onderdeel (overeenkomend met identieke omstandigheden) binnen het bereik van de voorgeschreven ruimtelijke resolutie vallen en moeten worden gemiddeld voor één enkele representatieve waarde van de wandtemperatuur op die afstand van de zeepbel bodem. Opmerking: Deze ruimtelijke resolutie moet besloten worden gebaseerd op de frequentie van de opname van de IR-camera en op de translationeel snelheid van de bubble Taylor. In deze studie werd het genomen tussen 0,15-0,3.</li>
		<li>Berekenen van de coëfficiënt van de overdracht van warmte als functie van de afstand van de zeepbel tip/onderkant met eq. 1.</li>
		<li>Normaliseren van de coëfficiënt van twee fasen lokale momentane warmte overdracht door de enkelfasige constante coëfficiënt. Opmerking: Deze verhouding tussen vertegenwoordigt een verbetering van de overdrachtsnelheid van Convectie hitte als gevolg van de passage van de zeepbel in vergelijking met de enkelfasige stroom.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Hetsroni, G., Rozenblit, R., Yarin, L. P. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/7/10/012">A hot-foil infrared technique for studying the temperature field of a wall.</a> Meas. Sci. Tech. 7, 1418(1996).</li>
<li>Babin, V. <a target="_blank" href="NULL">Experimental investigation of the local heat transfer in gas-liquid slug flow</a>. , Tel-Aviv university. Israel. Ph.D. dissertation (2015).</li>
<li>Babin, V., Shemer, L., Barnea, D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931015005979">Local instantaneous heat transfer around a raising single Taylor bubble.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 89 (9), 884-893 (2015).</li>
<li>Fershtman, A., Shemer, L., Barnea, <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931015309777">Instantaneous heat transfer rate around consecutive Taylor bubbles.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 95, 865-873 (2016).</li>
<li>Fershtman, A., Shemer, L., Barnea, D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931017302247">Transient convective heat transfer in a pipe due to impulsively initiated downward flow and/or heat flux.</a> Int. J. Heat Mass Transf. 111, 1181-1191 (2017).</li>
<li>Hetsroni, G., Hu, B. G., Yi, B. G., Mosyak, A., Yarin, L. P., Ziskind, G. <a target="_blank" href="https://elibrary.ru/item.asp?id=45140">Heat Transfer in Intermittent Air-Water Flow-Part I: Horizontal Tube.</a> Int. J. Multiphase Flow. 24, 165(1998).</li>
<li>Hetsroni, G., Hu, B. G., Yi, B. G., Mosyak, A., Yarin, L. P., Ziskind, G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301932297000566">Heat Transfer in Intermittent Air-Water Flow-Part II: Upward Inclined Tube.</a> Int. J. Multiphase Flow. 24, 188(1998).</li>
<li>Hetsroni, G., Mewes, D., Enke, C., Gurevich, M., Mosyak, A., Rozenblit, R. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301932202001325">Heat transfer to two-phase flow in inclined tubes.</a> Int. J. Multiphase Flow. 29, 173-194 (2003).</li>
<li>Ghajar, A. J., Tang, C. C. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01457630701193906">Heat Transfer Measurements, Flow pattern maps and flow visualization for non-boiling two-phase flow in horizontal and slightly inclined pipe.</a> Heat Transfer Eng. 28, 525(2007).</li>
<li>Franca, F. A., Banneart, A. C., Camargo, R. M. T., Goncalves, M. A. L. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01457630802241091">Mechanistic modelling of the convective heat transfer coefficient in gas-liquid intermittent flows.</a> Heat Transfer Eng. 29, 984-998 (2008).</li>
<li>Kim, D., Ghajar, A. J., Dougherty, R. L., Ryali, V. K. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/014576399271691">Comparison of 20 two phase heat transfer correlations with seven Sets of experimental data, including flow pattern and tube inclination effects.</a> Heat Transfer Eng. 20, 15(1999).</li>
<li>Nicklin, D. J., Wilkes, J. O., Davidson, J. F. Two-phase flow in vertical tubes. Trans. Inst. Chem. Eng. 40, 61(1962).</li>
<li>Donnelly, B., O'Reilly Meehan, R., Nolan, K., Murray, D. B. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931015008510">The dynamics of sliding air bubbles and the effects on surface heat transfer.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 91, 532-542 (2015).</li>
<li>Liu, T., Pan, C. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135943111501131X">Infrared thermography measurement of two-phase boiling flow heat transfer in a microchannel.</a> Applied thermal engineering. 94, 568-578 (2016).</li>
<li>Dumitrescu, D. T. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/zamm.19430230303/abstract">Stromung an einer Luftblase im senkrechten Rohr.</a> Z. Ang. Math. Mech. 23, 139(1943).</li>
<li>Davies, R. M., Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/200/1062/375">The mechanics of large bubbles rising through extended liquids and trough liquid in tubes.</a> Proc. R. Soc. London, Ser. A. 200, 375(1949).</li>
</ol>

Experimentele onderzoek van de lokale warmteoverdracht in voorbijgaande pijp stroom is een ingewikkelde taak waarvoor high-end meetinstrumenten en methoden, alsmede een custom-built experimentele faciliteit, met name een sectie speciaal ontworpen test. Dit protocol wordt weergegeven op een thermografie techniek die kan snel tijdelijke veranderingen in wandtemperatuur en tarief van de overdracht van warmte als gevolg van de variaties in de stroom hydrodynamica getrouw te meten.
Een gedetailleer...

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:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq1.jpg">, (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.

<table><tbody><tr><td>Infrarode camera</td><td>Optris</td><td>PI-1450</td><td></td></tr><tr><td>Thermokoppels A/D-kaart&nbsp;</td><td>National Instruments</td><td>NI cDAQ-9714.</td><td></td></tr><tr><td>Labview-programma</td><td>National Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Epoxy DP-460</td><td>3M Scotch-weld</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

metingen van lokale momentane convectieve warmteoverdracht in een pijp - één en twee fasen flow

Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow

Dit manuscript geeft stap voor stap beschrijving van het productieproces van een gedeelte van de test bedoeld voor het meten van de coëfficiënt van de overdracht lokale momentane warmte als functie van de vloeibare debiet in een transparante pijp. Met bepaalde amendementen, is de aanpak uitgebreid tot gas-vloeistof stromen, met een bijzondere nadruk op het effect van een enkele langwerpige (Taylor)-luchtbel op verhoging van de overdracht van warmte. Een niet-invasieve thermografie techniek wordt toegepast voor het meten van de momentane temperatuur van een dunne bladmetaal elektrisch verwarmd. De folie is gelijmd ter dekking van een smalle sleuf gesneden in de pijp. De thermische inertie van de folie is klein genoeg om het detecteren van de variatie in de temperatuur van de momentane folie. Het gedeelte van de test kan worden verplaatst langs de pijp en is lang genoeg om te dekken van een aanzienlijk deel van de groeiende thermische grenslaag.
Aan het begin van elke experimentele run, een steady-state met een constant water stroom tarief en warmte flux om de folie wordt bereikt en fungeert als de referentie. De zeepbel Taylor wordt vervolgens geïnjecteerd in de pijp. De warmte overdracht coëfficiënt schommelingen als gevolg van het verstrijken van een zeepbel van de Taylor teeltmateriaal in een verticale pijp wordt gemeten als functie van de afstand tussen het meetpunt vanaf de onderkant van de bewegende Taylor-zeepbel. De resultaten vormen dus de lokale warmte overdracht coëfficiënten. Meerdere onafhankelijke loopt voorgevormde onder identieke omstandigheden kunnen accumuleren voldoende gegevens om betrouwbaar ensemble-gemiddeld resultaten op de voorbijgaande convectieve warmteoverdracht te berekenen. Om dit in een referentiekader verplaatsen met de zeepbel, heeft de locatie van de zeepbel langs de pijp te allen tijde worden bekend. Gedetailleerde beschrijving van metingen van de lengte en de translationeel snelheid van de Taylor bubbles door optische sondes wordt gepresenteerd.

Een voorbeeld van de optische sensoren output records is getoond in Figuur 4 voor een enkele Taylor zeepbel stijgt in een verticale pijp gevuld met stilstaand water. De eerste grote daling vertegenwoordigt de opening van het circuit te wijten aan het uiteinde van de zeepbel Taylor, terwijl de later veel kortere druppels na de opkomst op de oorspronkelijke waarde als gevolg van het verstrijken van de verlengde bubbels staart, vertegenwoordigen de verspreide bu...

Dit manuscript wordt beschreven methoden gericht op het meten van de lokale momentane convectie warmte overdracht coëfficiënten in een stroom van één of twee fasen pijp. Een eenvoudige optische methode om te bepalen van de lengte en de snelheid van de voortplanting van een verlengde (Taylor)-luchtbel rijdt met een constante snelheid wordt ook gepresenteerd.

Metingen van lokale momentane convectieve warmteoverdracht in een pijp - één en twee fasen Flow

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer ...

Het algemene doel van deze experimentele procedure is om een thermografietechniek te presenteren, die een goed ontworpen testsectie gebruikt om de lokale onmiddellijke convectieve warmteoverdrachtcoëfficiënten nauwkeurig te meten, in een enkel- of tweefasen pijpstroom. Deze methode kan helpen om belangrijke openstaande vragen over transiënte convectieve warmteoverdracht te beantwoorden, in enkele en meervoudige stromingen. Het grote voordeel van deze techniek is dat het niet-invasief is en snelle variaties in wandtemperatuur kan meten, die het gevolg zijn van tijdsafhankelijke stromingen.De demonstratie van deze procedure zal worden gedaan door Avram Balas en Yakov Levi, technici van ons laboratorium. Begin met een segment pijp van 70 centimeter lang of meer. De diameter en wanddikte moeten overeenkomen met de pijp van de experimentele faciliteit.Slijp vier aangrenzende smalle vensters langs de pijp. Elk venster is zes millimeter breed en 80 millimeter lang. De opening tussen de vensters is 25 millimeter.Krijg vervolgens 12 micrometer dunne roestvrijstalen folie en knip een lange dunne strook. Om de verwarmingsdraden te lassen is de strook nabij elk uiteinde van de strook bedekt met goud. Ga verder door de elektrische weerstand van de folie te meten met een ometer.Verkrijg nu een stijve buis die in de pijp past. De buitendiameter van de buis moet gelijk zijn aan de binnendiameter van de pijp. Snijd een lang segment van de stijve buis uit om een boog te creëren.Deze lange boog, de basis, past in de pijp en zal de folie ondersteunen en beschermen. Om de folie in de testsectie te plaatsen, bedek de basis met vet om later de folie los te maken. Plaats vervolgens de folie op de basis om over te brengen naar de testsectie.Maak de folie plat en gebruik een doek en alcohol om overtollig vet te verwijderen. Breng vervolgens lijm aan op de folie rand, zodat deze aan de pijp zal hechten. Identificeer bovendien gebieden die overeenkomen met de bruggen tussen de vensters op de pijp en breng lijm aan op deze gebieden.Wanneer u klaar bent, richt de basis zodat de folie dezelfde richting heeft als de vensters van de testsectie. Plaats vervolgens voorzichtig de basis in de testsectie. Zorg ervoor dat de folie is uitgelijnd met de vensters.Controleer of elke gouden streep zich aan een rand van een buitenste venster bevindt. Zodra de folie op zijn plaats is, klemt u de basis aan elk uiteinde van de pijp vast. Verkrijg vervolgens een binnenband van een fiets, gevouwen om in de pijp te passen.Plaats voorzichtig de buis in de pijp onder de basis. Wanneer u klaar bent, pompt u de band op. Terwijl de band opblaast, observeert u het verspreiden van het lijm over de folie en het bereiken van de basis.Gebruik een doek om overtollig lijm in de vensteropeningen te verwijderen. Na 24 uur drogen deflat de band en verwijder deze. Open de klemmen die de basis en de pijp bij elkaar houden.Test elk uiteinde van de basis om te beslissen welke kant gemakkelijker los te koppelen is. Gebruik vervolgens een lange roller en begin aan de gemakkelijker kant. Plaats de roller tussen de basis en de pijp en beweeg deze langzaam in de pijp tot de hele basis is gescheiden.De folie moet onbeschadigd op de binnenkant van de pijp blijven. Als test van de afdichting, sluit u één uiteinde van de pijp. Vul vervolgens de pijp met water en controleer op lekken.Ga door na het deblokkeren van de pijp en het schoonmaken van de binnenkant. Verbind elektrische verwarmingsdraden met de gouden strips op de folie. Verbind ook T-Type thermokoppels met de bodem van elk venster.Spray verf ten slotte de buitenkant van de folie met een zwarte mat. Plaats nu de testsectie in de experimentele faciliteit. Verbind de leidingen met flenzen.Voordat u doorgaat, vult u het systeem met water. Ga verder met het instellen van een computer voor controle en dataverwerving. Verbind vervolgens de verwarmingsdraden van de folie met een DC-voeding.Plaats vervolgens een computergestuurde infrarode camera bij een venster van de testsectie. Voor kalibratie, plaats deze een paar centimeter van het oppervlak van de testsectie. Meet de omgevingstemperatuur met een thermokoppel gehouden in de buurt van het experiment.Richt vervolgens de camera op een venster van de testsectie om de temperatuur te meten. Pas de emissiviteit van de IR-camera aan, zodat de camera en de temperatuur gemeten door het thermokoppel op het venster van de pijp overeenkomen. Met de camera ingesteld, bereidt u de optische sondes voor.Elke sonde bestaat uit een laser en een fotodiode, die moet worden aangesloten op de dataverwervingscomputer. Schakel de laser in en richt de straal op de diode. Controleer of de computer een positief signaal registreert.Plaats een optische sonde langs de teststroom, die nu gevuld is met water. De laatste opstelling wordt in dit schema weergegeven. De meetsectie is een aanvulling op de reguliere opstelling.De computer, naast gegevensverwerving van de camera, thermokoppels en optische sondes, regelt de synchronisatie van het injecteren van bellen en het meten van de wandtemperatuur met de camera. Stel nu de gewenste omstandigheden voor het experiment vast en voer een enkelfasig pijpstroomreferentiemeting uit. Injecteer vervolgens een Taylor-bel in de opstelling voor een meting van een tweefasige stroom.Dit is een voorbeeld van de uitvoer van de optische sensor, voor een enkele Taylor-bel die stijgt in een verticale pijp gevuld met stilstaand water. De initiële daling vertegenwoordigt de opening van de sensorcircuit door de punt van de Taylor-bel. De stijging vertegenwoordigt het passeren van de bel.Latere kortere dalen vertegenwoordigen bellen in de vloeistofwake achter de Taylor-bel. De vertraging van de kenmerken in de onderste curve, is te wijten aan het feit dat de sensoren zich in verschillende posities bevinden. Deze plot vertegenwoordigt de ensemble gemiddelde resultaten van de lokale convectieve warmteoverdrachtcoëfficiënt, vanwege het passeren van een enkele Taylor-bel die stijgt in stilstaand water in een verticale pijp.De resultaten van de convectieve coëfficiënt van de tweefasige stroming zijn genormaliseerd door de coëfficiënt van de enkele fase stroming. De afstand vanaf het

measurements-local-instantaneous-convective-heat-transfer-pipe-single

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We beschrijven het gebruik van micro-thermokoppels om lokale temperatuurgradiënten in stabiele laminare diffusievlammen met grenslaag te schatten. Door verlenging van de Reynolds-analogie kunnen lokale temperatuurgradiënten verder worden gebruikt om de lokale massa-verbrandingssnelheden en warmtestromen in dergelijke vlammetjes met hoge nauwkeurigheid te schatten.

Experimentele Methodologie voor Schatting van lokale warmte Flux en Burning tarieven in Steady Laminar Boundary Layer Diffusion Flames

-Pool kookpunt warmtegeleidende experimenten werden uitgevoerd om de effecten van hybride bevochtigbare patronen op de warmte-overdrachtscoëfficiënt (HTC) neemt. De parameters analysemethoden zijn het aantal en de tussenlijnen patroon oriëntatie van het gemodificeerde bevochtigbaar oppervlak.

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement op cilindrische oppervlakken met Hybrid Bevochtigbare Patterns

Hier presenteren we een experimentele methode voor de ontkoppeling van de onderling afhankelijke Coriolis-force en roterende-drijfvermogen effecten op volledige-veld warmte overdracht distributies van een roterende kanaal.

Ontkoppelingseiwit Coriolis kracht en roterende drijfvermogen effecten op Full-veld warmte overdracht van eigenschappen van een roterende kanaal

Een techniek ontwikkeld die Ni / Au contact metaal films verwijdert uit hun substraat te laten voor het onderzoek en karakterisering van het contact / substraat en contact / NW interfaces van enkele GaN nanodraad apparaten.

Analyse van Contact Interfaces for Single GaN Nanodraad Devices

Belangrijke stappen van eiwitfunctie, met name conformationele veranderingen in de ruggengraat en protonoverdrachtreacties, vinden vaak plaats op de microseconden tot milliseconden tijdschaal. Deze dynamische processen kunnen worden bestudeerd door middel van tijdopgeloste step-scan Fourier-transform infraroodspectroscopie, met name voor eiwitten waarvan de functie wordt geactiveerd door licht.

Proton Transfer en eiwitconformatie Dynamiek in lichtgevoelige eiwitten door Tijdsgeresolveerde Step-scan Fourier-Transform Infrared Spectroscopy

We tonen het gebruik van de Laser-induced Forward Transfer (LIFT) techniek voor flip-chip assemblage van opto-elektronische componenten. Deze aanpak biedt een eenvoudige, kosteneffectieve, lage temperatuur, snelle en flexibele oplossing voor fijn-pitch stoten en hechting op chip-schaal voor het bereiken van een hoge dichtheid circuits voor opto-elektronische toepassingen.

Lasergeïnduceerde Forward Transfer voor Flip-chip Verpakking van Single Dies

De techniek van diffusieve gradiënten in dunne films (DGT) voorgesteld voor speciatie plutonium. Dit protocol beschrijft diffusie experimenten sonderen het gedrag van Pu (IV) en Pu (V) in aanwezigheid van organisch materiaal. DGTs ingezet in een karstic voorjaar laat de beoordeling van de biologische beschikbaarheid van Pu.

Speciatie en biologische beschikbaarheid Metingen van Milieu Plutonium gebruik van Diffusion in Thin Films

We presenteren een protocol voor het manipuleren van individuele wervels in dunne supergeleidende films, met behulp van lokale mechanische contacten. De methode omvat geen toepassing van stroom, magnetisch veld of aanvullende fabricage stappen.

Het scannen van SQUID Studie van Vortex manipulatie door Local Contact

Hier presenteren we een protocol voor het genereren van ijs gehaald wanneer water wordt ingebracht in een koud bad pekel, als secundair koelmiddel, bij een bereik van temperaturen onder het vriespunt van water. Het kan worden gebruikt als een alternatieve methode voor de productie ijs industrie.

Ice Generation en de warmte- en massatransport Fenomenen van de invoering van water tot een koud bad van Pekel

Hier presenteren we het protocol voor in situ meting van de bodemkoolstof met behulp van het neutron-gamma techniek voor aanspreekpunt metingen (statische modus) of veld gemiddelden (scanmodus). Ook beschrijven we de bouw van het systeem en gegevens behandeling procedures uit te werken.

Metingen van de bodemkoolstof door Neutron-Gamma analyse in statische en modi scannen

Leer een thermografietechniek om lokale convectieve warmteoverdrachtscoefficiënten te meten in enkel- en tweefasenpijpstroming. Deze niet-invasieve methode vangt snelle temperatuurvariaties aan de wand.

Metingen van lokale momentane convectieve warmteoverdracht in een pijp - één en twee fasen Flow

Meer video's verkennen