Name: Força de Coriolis desacopladas e efeitos de flutuabilidade rotativa em campo-total de calor transferir Propriedades de um canal de rotação (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 3 s
Description: Aprenda a desacoplar os efeitos da força de Coriolis e da flutuabilidade rotativa em canais rotativos para transferência de calor. Este método experimental revela propriedades térmicas locais em sistemas rotativos.

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

O presente trabalho de pesquisa foi financeiramente patrocinado pelo Ministério da ciência e tecnologia de Taiwan sob a concessão NSC 94-2611-E-022-001, NSC 95-2221-E-022-018, NSC 96-2221-E-022-015MY3 e 97-2221-E-022-013-MY3 de NSC.

Nota: Os detalhes de rotação de laboratórios, aquisição de dados, processamento de dados e o módulo de teste de transferência de calor emulando um canal interno de resfriamento de uma lâmina de rotor da turbina de gás estão em nossos anteriores trabalhos29,30,31 ,32.
1. preparação dos testes de transferência de calor
<ol><li>Formular as condições experimentais em termos de Re, Ro e Bu das condições de operação alvo de uma lâmina de rotor de turbina a gás.</li>
	<li>Determine o N, P, d, Re Tw - Tb necessários para adquirir o testado Re, Ro e Bu usando equações (14) e (15).</li>
	<li>Re-defina o direcionamento Re, Ro e Bu se N, P, d, Re Tw - Tb excede o limite das instalações experimentais.</li>
	<li>Projetar e construir o módulo de teste de transferência de calor dimensionado emulando um canal prático de refrigeração interna em um rotor de turbina a gás da lâmina2.</li>
</ol>2. determinação do coeficiente de emissividade térmica para o sistema de termografia infravermelha
<ol><li>Instale o termopar calibrado na parte de trás da película de aquecimento digitalizada do aço inoxidável.</li>
	<li>Pulverize uma fina camada de tinta preta sobre a aquecimento do aço inoxidável folha digitalizada pela câmera infravermelha.</li>
	<li>Crie campos de fluxo simétrico nos dois lados da película de aquecimento de aço inoxidável, colocando uma folha de aço inoxidável fina vertical em um espaço com os fluxos de convecção livre sobre os dois lados da película de aquecimento vertical.</li>
	<li>Alimentar o poder de aquecimento elétrico através da aquecimento da folha e medir temperaturas simultaneamente por sistema de Termografia infravermelho e termopar na exibição de computador no estado estacionário.</li>
	<li>Repita a etapa 2.4 pelo menos quatro vezes usando elevados poderes de aquecedor. Garantir que as temperaturas de parede correspondente aos poderes aquecedor usados por etapas 2.3 e 2.4 cobrir a gama Tw determinada pela etapa 1.2.</li>
	<li>Calcule os valores de Twverificados pelo sistema de termografia infravermelha usando um número de coeficientes de emissividade térmica seletiva para o programa que converte os sinais infravermelhos em dados de temperatura.</li>
	<li>Compare os dados de Tw medidos pelo termopar calibrado e o sistema de termografia infravermelha no local correspondente ao ponto do termopar com os desvios-padrão avaliados.</li>
	<li>Selecione o coeficiente de emissividade térmica com o desvio-padrão mínimo determinado pelo passo 2.7.</li>
	<li>Determine o erro de precisão máxima para o sistema de termografia infravermelha usando o coeficiente de emissividade térmica determinado pelo passo de 2.8.</li>
</ol>3. dinâmico equilíbrio de rotação Rig
<ol><li>Instale o módulo de teste de transferência de calor, a câmera infravermelha, o quadro envolvente e todos os acessórios na plataforma rotativa.</li>
	<li>Ajuste o compensação de peso gradualmente até que a condição de funcionamento da plataforma rotativa satisfaz a limitação vibracional para as medições termográficas infravermelhas para expor a imagem térmica estável na tela do computador.</li>
</ol>4. avaliação dos coeficientes de perda de calor
<ol><li>Encha o canal de líquido de arrefecimento do módulo de teste de transferência de calor com material de isolação térmica.</li>
	<li>Instale o módulo de teste preenchido na plataforma rotativa teste encaixe o módulo de teste na plataforma rotativa e conectando a fonte de alimentação do aquecedor e todos os cabos instrumentais.</li>
	<li>Ativar o sistema de aquisição de dados para digitalizar o temporal Tw variação a uma potência de aquecimento até que a condição de estado estacionário é satisfeita. Garantir que o temporal Tw variações durante as diversas varreduras sucessivas são menos de +0,3 K em cada condição de estado estacionário.</li>
	<li>Grave a potência do aquecedor, estado estacionário Tw dados e a correspondente temperatura ambiente, T∞.</li>
	<li>Repita os poderes de aquecimento diferentes etapas 4.3 e 4.4, pelo menos cinco vezes usando a uma velocidade de rotação fixa.</li>
	<li>Repita as etapas 4.2-4.4 pelo menos cinco velocidades de rotação. Certifique-se de que o campo de provas da velocidade de rotação cobre todos os valores de N determinados pela etapa 1.2.</li>
	<li>Repita as etapas de 4.3-4.6 com um sentido de rotação invertido.</li>
	<li>Construa as parcelas do fluxo de perda de calor contra a diferença de temperatura de parede-para-ambiente em cada velocidade de giro.</li>
	<li>Correlacione os coeficientes de perda de calor, como as funções de diferença de parede-para-temperatura, velocidade e sentido de rotação de giro.</li>
	<li>Incorpore a correlação de perda de calor para o programa de processo de dados post para contabilidade de Nu .</li>
</ol>5. linha de base testes de transferência de calor
<ol><li>Realizar testes de transferência de calor para o direcionamento de números de Reynolds no zero velocidade de giro (Ro = N = 0), alimentando os fluxos de líquido de arrefecimento e poderes de aquecedor para o módulo de teste. Garantir que a taxa de vazão mássica de refrigerante fornecido é constantemente ajustada a fim de controlar o número de Reynolds no plano de entrada de fluxo com o valor alvo.</li>
	<li>Grave todos os dados brutos relevantes, incluindo a temperaturas de parede de estado estacionário, temperaturas fluidas, poderes de aquecedor, pressões de fluxo e ambientes pressões e temperaturas, para posterior processamento de dados.</li>
	<li>Avalie os locais e a média de área números de Nusselt (Nu0) sobre as paredes do canal estático digitalizados.</li>
</ol>6. testes de transferência de calor de giro
<ol><li>Instale o programa de monitoramento on-line para monitorar as condições de teste no direcionamento Re e Ro.</li>
	<li>Alimente a taxa de vazão mássica de refrigerante medido, pressão de fluxo de ar, velocidade e temperatura do fluido na entrada do canal de giro para o programa de monitoramento para calcular o instante Re e Ro.</li>
	<li>Grave todos os dados brutos relevantes, tais como rotativo velocidade, potência do aquecedor, fluxo de ar e pressões do ambientes, bem como as temperaturas de parede e o fluido para posterior processamento de dados depois que a condição de estado estacionário pré-definido é satisfeita.</li>
	<li>Repita as etapas de 6.2 e 6.3 pelo menos quatro crescente ou decrescente de poderes de aquecedor em um conjunto de fixos Re e Ro. Assegure que a queda de Re e Ro de teste dentro de ± 1% de diferenças de valores alvos, ajustando a velocidade de rotação ou a taxa de vazão mássica de líquido de arrefecimento ou ambos.</li>
	<li>Certifique-se de que os testes de transferência de calor em cada conjunto de fixo Re e Ro com poderes diferentes aquecedor continuamente são executados como o desenvolvimento de fluxos de empuxo induzido é associado com a "história" de desenvolvimento o fluxo.</li>
	<li>Repita as etapas de 6.4 e 6.5 com quatro ou cinco direcionamento Reynolds números (Re) em um número fixo de rotação (Ro). Garantir que a velocidade de rotação é ajustada adequadamente em cada teste Re para controlar tanto Re e Ro os valores alvo dentro de ± 1% de diferenças.</li>
	<li>Repita a etapa 6.6 usando quatro ou cinco direcionamento números de rotação (Ro).</li>
	<li>Repita as etapas de 6.2 a 6.7 com o sentido de rotação invertido.</li>
	<li>Avalie os locais e a média de área números de Nusselt (Nu) sobre as paredes de canal rotativa digitalizados usando um programa de processamento de dados do post.</li>
</ol>7. paramétrica análise
<ol><li>Correlacione os números de Nusselt de área-média (Nu0) coletados do canal estático para as funções do número de Reynolds.</li>
	<li>Avaliar o local de campo integral Nu/Nu0 rácios na cada fixo Re e Ro testaram com a média de área Nu/Nu0 rácios calculados.</li>
	<li>Verificar a aplicabilidade de isolamento Re efeito traçando o local e a média de área Nu/Nu0 proporções obtidas com diferentes Re mas na idêntica Ro.</li>
	<li>Divulgar os impactos isolados de flutuabilidade em Propriedades de transferência de calor do canal teste rotativo de giro plotando a área-média Nu/Nu0 rácios coletados na mesma Ro com diferentes Re contra a relação de Bu ou densidade (Δρ/ρ). Assegurar a melhor selecção de Bu ou Δρ/ correlação de transferência deρ para construir este tipo de enredo para a obtenção da tendência de dados consistentes com uma estrutura simples e funcional para o calor.</li>
	<li>Extrapolar cada Nu/Nu0 tendência de dados coletados em um fixo Ro mas diferentes Re na condição limitante de Bu→0 ou Δρ/ρ→0.</li>
	<li>Coletar todos os extrapolada Nu/Nu0 resultados com Bu→0 ou Δρ/ρ→0 em todos os testados Ro.</li>
	<li>Plotar a extrapolada Nu/Nu0 resultados com interação de flutuabilidade desapareceu contra Ro para divulgar o desacopladas Coriolis force efeitos sobre as propriedades de transferência de calor.</li>
	<li>Correlacione os resultados dos exames coletados por etapas, 7.4 e 7.7 para as funções de 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>

Os autores não têm nada para divulgar.

Enquanto as temperaturas endwall de um canal de rotação são detectadas por um sistema de termografia infravermelha, as temperaturas fluidas são medidas por termopares. Como o campo magnético alternativo de um motor AC que impulsiona um equipamento rotativo induz potenciais elétricos para interferir com as medições de termopar, o motor DC deve ser adoptado para conduzir um ensaio de máquina rotativa.
A distribuição de temperatura do fluido sobre o plano de saída de um canal de aquecimento não é...

<table><tbody><tr><td>Equipamento de teste rotativo</td><td>Feito</td><td></td> internamente <td>Projeto por este grupo de pesquisa</td></tr><tr><td>Módulo de teste de transferência de calor</td><td>Projeto interno</td><td></td><td>por este grupo de pesquisa</td></tr><tr><td>Medidor de fluxo de massa</td><td>Eldride Product, Inc.</td><td>3100301-01-01 359-1007</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de termografia infravermelha</td><td>NEC P384A-8</td><td>3100401-04 3127A-4</td><td></td></tr><tr><td>Anel deslizante de instrumentação</td><td>Michigan Scientific SR36M</td><td>3100506-62 3553-372</td><td></td></tr></tbody></table>

força de coriolis desacopladas e efeitos de flutuabilidade rotativa em campo-total de calor transferir propriedades de um canal de rotação

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

Propõe-se um método experimental para explorar as características de transferência de calor de um canal axialmente giratório. Os parâmetros de fluxo Directivo que caracterizam os fenômenos de transporte em um canal de rotação são identificados através da análise paramétrica das equações do momentum e energia, referindo-se a um quadro de referência rotativo. Com base nestas equações de fluxo adimensional, uma estratégia experimental que vincula o design do módulo de teste, o programa experimental e a análise dos dados é formulado com a tentativa de revelar a força de Coriolis isolada e efeitos de flutuabilidade no calor performances de transferência. Os efeitos da força de Coriolis e flutuabilidade de giro são ilustrados usando os resultados seletivos medidos de canais com várias geometrias de giro. Enquanto a força de Coriolis e impactos rotativos-flutuabilidade compartilham várias características comuns entre os vários canais rotativos, as assinaturas de transferência de calor única são encontradas em associação com a direção do fluxo, a forma de canal e o arranjo de calor dispositivos de aprimoramento de transferência. Independentemente das configurações de fluxo dos canais rotativos, o método experimental apresentado permite o desenvolvimento de correlações de transferência de calor fisicamente consistentes que permitem a avaliação da força de Coriolis isolada e interdependente e efeitos de rotação-flutuabilidade no calor transferem Propriedades de rotação de canais.

Condições de funcionamento realistas para os fluxos de líquido de arrefecimento interno dentro de uma lâmina de turbina a gás rotativa em termos de Re, Ro e Bu são comparadas com as condições de laboratório emulado na Figura 1. Os pontos de dados cair nas condições motor realista usando o método experimental presente resumido em protocolos11,14,17,<sup class="xr...

Aqui, apresentamos um método experimental para dissociar a força de Coriolis interdependente e efeitos de rotação-flutuabilidade em distribuições de transferência de calor de campo integral de um canal de rotação.

Força de Coriolis desacopladas e efeitos de flutuabilidade rotativa em campo-total de calor transferir Propriedades de um canal de rotação

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

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo de transferência de calor, incluindo muitas classificadas para resfriamento interno das lâminas do rotor da turbina fundida. A principal vantagem dessa técnica são os dados completos de transferência de calor de campo coletados e o método de redução de dados proposto. Esses são capazes de revelar efeitos individuais e interdependentes das dobras coriolis e flutuação rotativa em propriedades locais de transferência de calor.Demonstrando o procedimento serão Kuo-Ching Yu, Wei-Ling Cai e Hong-Da Shen. Três estudantes de pós-graduação do meu laboratório. O protocolo requer o uso de uma plataforma giratória que consiste em um eixo conduzido por um motor.O eixo conduz uma plataforma rotativa que suporta um módulo de teste. Ele também tem um contrapeso para equilíbrio rotacional. Uma câmera infravermelha está em posição para escanear o módulo de teste.As características do módulo de teste usado para coleta de dados são retratadas neste esquema de exibição explodido. Quando construído, a estrutura Teflon, paredes laterais, divisórias e placas superiores e traseiras ajudam a definir um canal quadrado de dois passados com entrada em forma de S e pernas de saída. A base do módulo se conecta à plataforma rotativa.Durante os experimentos, paredes finais de papel alumínio inoxidável carregam corrente para gerar fluxo de aquecimento. Placas de cobre ajudam a manter a folha no lugar. Uma câmara de plenário de ar fornece fluxo de ar pressurizado através da base ligeiramente fora da linha central da perna de entrada.Por fim, o escapamento da perna de saída também passa pela base. Uma vez montada e em posição, a parede final de folha exposta é a parede final principal na rotação. No módulo de teste montado, prepare-se para medir a emissividade térmica.Há papel alumínio de aquecimento entre a câmera infravermelha e o módulo de teste. Faça as conexões elétricas para aquecimento. Acesse o lado da folha mais próxima do módulo de teste.Desse lado, no centro da folha, instale um termopar calibrado. Em seguida, volte a atenção para a câmera virada para o lado da folha. Prepare este lado em frente ao termopar, pulverizando uma fina camada de tinta preta sobre ele.Agora, empregando o gabinete para isolar a câmera na folha de aquecimento durante a coleta de dados. Alimente a energia elétrica da folha de aquecimento para criar um campo de fluxo simétrico. Uma vez que o sistema esteja em estado estável, meça a temperatura por termópar e termografia infravermelha.Repita a medição com diferentes potências do aquecedor. Após completar as medições, remova o termopar da folha. Tenha a plataforma pronta para fazer testes de transferência de calor.Isso inclui equipamentos para pressurizar o canal de teste. Esteja preparado para ajustar o peso de contrabalanceamento para estabelecer o equilíbrio da plataforma. Primeiro verifique ou estabeleça o equilíbrio estático da plataforma rotativa.Uma vez alcançado, o rotor permanecerá em qualquer posição angular a que for definido. Para o equilíbrio dinâmico, inicie a plataforma girando na velocidade constante desejada. Inicie imagens infravermelhas e visualize as imagens capturadas.Quando a plataforma não está em equilíbrio dinâmico, a imagem termográfica das medições não é estável. Para alcançar o equilíbrio dinâmico, ajuste gradualmente o contrapeso. Quando o equilíbrio dinâmico for alcançado, haverá uma imagem térmica estável sob as condições de funcionamento.Remova o módulo de teste da plataforma giratória e leve-o para um banco. Em seguida, acesse o canal de refranhante dos módulos. Tenha material de isolamento térmico disponível, neste caso, fibra isolante.Encha o canal de refranhante até o módulo de teste com o isolamento térmico. Aqui, o canal é preenchido o suficiente para os próximos passos no protocolo. Remonte o módulo de teste e prepare-o para a remontagem da plataforma.Reconecte toda a energia nos cabos de instrumento. Devolva o módulo de teste à plataforma rotativa, aplique energia de aquecimento e defina as condições para a medição. Monitore a temperatura da parede ao longo do tempo, geralmente mais de três horas.As temperaturas nos dois pontos de interesse são traçadas abaixo da imagem térmica. Quando a variação de temperatura for inferior a 0,3 Kelvin, registo a parede em temperaturas ambientes e a potência do aquecedor. Faça várias medições enquanto varia sistematicamente o aquecimento, a velocidade de rotação e a direção.Quando terminar, leve o módulo de volta a um banco para remover o material isolante antes de montá-lo novamente na plataforma. Em seguida, realize o teste de transferência de calor com o módulo de teste. Inicie a planilha desenvolvida para o experimento.Nas células apropriadas, defina os parâmetros geométricos associados ao módulo de teste. Na configuração, inicie o fluxo de refresco no canal de teste. Na planilha, digite os valores medidos para temperaturas ambiente e fluidas, taxa de fluxo de massa desfriada, pressão atmosférica e a pressão estática de refrigerante medida.O software calcula o número de Reynolds e o exibe. Se não for o número de Reynolds desejado, altere a taxa de fluxo de massa do refrigerante. Em seguida, reinser os parâmetros medidos para encontrar o novo número reynolds.Com o número de Reynolds estabelecido, ative o sistema de termografia. Em seguida, forneça e regulamente a energia de aquecimento para definir a temperatura da parede. Verifique se a temperatura atingiu um estado estável no valor predefinido, verificando se o perfil de temperatura da parede temporal é plano.Na planilha, digite a temperatura média da parede sobre a área digitalizada. Insira também a tensão de aquecimento e a corrente de aquecimento. Para testes de linha de base, uma vez definidas as condições, salve os dados para pós-processamento.Para o teste de transferência de calor rotativo continue ativando o motor para iniciar a rotação. Digite a velocidade de rotação do eixo na planilha. O software determinará o número de rotação para as condições atuais.Ajuste a velocidade de rotação para obter o número de rotação direcionado. Para alcançar os números de reynolds desejados e notação em uma condição de estado estável, pode ser necessário ajustar a taxa de fluxo de refr refrigerante. Velocidade de rotação e aquecimento de energia várias vezes.Guarde todos os dados de transferência de calor rotativo para pós-processamento. Continue coletando dados sistematicamente para diferentes valores dos parâmetros experimentais. Nestas imagens do módulo de teste do canal S com fluxos de refranhante em diferentes números de Reynolds há variação espacial dos números de Nusselt devido às forças centrífugas induzidas por vórtices.Esses lotes refletem as propriedades de transferência de calor médias da área sobre as paredes finais do módulo de canal S. A rotação para a razão de número nusselt estática em função do número de flutuação vai de baixo para acima de um para a parede de borda superior. Para a parede de borda arrastada, a proporção nunca está abaixo de uma.Note que, para o número de rotação fixa e diferentes números de Reynolds, os números de Nusselt normalizados variam em uma pequena faixa. Diferentes tipos de canais têm comportamentos diferentes. Para um determinado número de rotação, a extrapolação para flutuação zero dá o nível de transferência de calor devido às forças coriolis com flutuação desaparecendo para a parede líder.Análises semelhantes funcionam para a parede de arrasto. Aqui está a variação da rotação para a razão de número nusselt estática na flutuação de desaparecimento como uma função do número de rotação para diferentes geometrias de canal. Os dados revelaram os efeitos de força coriolis desacoplados na área, propriedades de transferência de calor médias das paredes de extremidade de borda líder e arrastada.Esses dados demonstram que o impacto do número de flutuação nas propriedades de transferência de calor de um canal rotativo é dependente do número de rotação. Assim, este método pode fornecer insights sobre o desempenho de resfriamento do canal rotativo dentro de uma lâmina rotor de turbina fundida. Também pode ser aplicado a outros sistemas, como o resfriamento de amature de um motor núcleo rico.Geralmente, indivíduos novos neste método ou ciclo porque a medição da transferência de calor de uma superfície rotativa é difícil. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 100 horas se for realizada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar-se de verificar constantemente se há vazamento de fluxo de refranhamento.Após seu desenvolvimento, essa técnica abre caminho para pesquisadores do campo do motor de turbina fundido explorarem as distribuições numésias nusselt de campo inteiro em lâminas de rotor. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como desacoplar os efeitos das dobras coriolis e flutuação rotativa em agentes de campo completo para propriedades dos canais rotativos e aplicações para lançar lâminas de rotor de turbina.

uncoupling-coriolis-force-rotating-buoyancy-effects-on-full-field

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Apresentamos um protocolo para preparar um líquido estratificado por densidade de duas camadas que pode ser girado em rotação de corpo sólido e subsequentemente induzido à instabilidade de Rayleigh-Taylor pela aplicação de um campo magnético gradiente.

Magneticamente induzida Rotating Rayleigh-Taylor Instabilidade

experiências de transferência de calor em ebulição piscina foram realizados para observar os efeitos de padrões molháveis ​​híbridos sobre o coeficiente de transferência de calor (HTC). Os parâmetros de investigação são o número de entrelinhas e a orientação do padrão de superfície molhável modificado.

Enhancement Pool-ebulição de transferência de calor em cilíndricos Superfícies com padrões molháveis ​​híbridos

As principais etapas da função da proteína, em particular as mudanças conformacionais da espinha dorsal e as reações de transferência de prótons, geralmente ocorrem na escala de tempo de microssegundos a milissegundos. Esses processos dinâmicos podem ser estudados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier de varredura em etapas resolvida no tempo, em particular para proteínas cuja função é desencadeada pela luz.

Transferência de prótons e Proteína Conformação Dynamics em fotossensíveis Proteínas por Time-resolvido Passo-scan-Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Um método para investigar a estrutura de um fotorreceptor de proteína usando microscopia de força atômica (AFM) é descrito neste artigo. O Mapeamento Quantitativo de Propriedades Nanomecânicas PeakForce (PF-QNM) revela dímeros de proteínas intactos em uma superfície de mica.

Microscopia de Força Atômica da Red-Light fotorreceptores Usando Mapeamento PeakForce Quantitative nanomecânicos Propriedade

Demonstramos o uso da técnica de transferência direta induzida por laser (LIFT) para a impressão de pasta Ag de alta viscosidade. Essa técnica oferece um processo simples, robusto e de baixa temperatura para impressão não litográfica de estruturas 2D e 3D em microescala.

Transferência Atacante induzida por laser de Ag Nanopasta

Aqui, nós apresentamos um protocolo para demonstrar a geração de gelo quando a água é introduzida para um banho frio de salmoura, tal como um refrigerante secundário, numa gama de temperaturas bem abaixo do ponto de congelação da água. Ele pode ser usado como um meio alternativo de produção de gelo para a indústria.

Geração de gelo e de Transferência de Calor e Massa Fenômenos de introdução de água para um banho frio de salmoura

Silicon chips fotônicos têm o potencial para realizar complexos sistemas quânticos integrados. Apresentada aqui é um método para preparar e testar um chip de silício fotónica para medições quânticas.

Medição de Interferência Quântica em uma fonte de silício anel ressonador Photon

Podemos fabricar metal/LaAlO3/SrTiO3 estende usando uma combinação de deposição do laser pulsado e em situ magnétron que sputtering. Através de magnetotransport e em situ x-ray Spectroscopy espectroscopia experiências, vamos investigar a interação entre fenômenos eletrostáticos e químicas do gás quase elétron bidimensional formado neste sistema.

Crescimento e eletrostático química/Propriedades de Metal/LaAlO3/SrTiO3 estende

Este manuscrito descreve métodos vistos medir os coeficientes de transferência de calor convectiva instantânea local em um fluxo de tubulação única ou em duas fases. Também é apresentado um método óptico simples para determinar o comprimento e a velocidade de propagação de uma bolha de ar alongada (Taylor) se movendo a uma velocidade constante.

Medições de transferência de calor convectiva instantânea Local em uma tubulação - fluxo único e duas fases

O protocolo aqui é dedicado a investigar o livre e rápida manobra de strider da água na superfície da água. O protocolo inclui observar a microestrutura de pernas e medir a força de adesão quando partem da superfície da água em diferentes velocidades.

Medição de força dinâmica Agida na perna de Strider da água, saltar para cima pelo Sensor de película de PVDF

Aprenda a desacoplar os efeitos da força de Coriolis e da flutuabilidade rotativa em canais rotativos para transferência de calor. Este método experimental revela propriedades térmicas locais em sistemas rotativos.

Força de Coriolis desacopladas e efeitos de flutuabilidade rotativa em campo-total de calor transferir Propriedades de um canal de rotação (Vídeo) | JoVE Journal

Força de Coriolis desacopladas e efeitos de flutuabilidade rotativa em campo-total de calor transferir Propriedades de um canal de rotação

Explorar mais vídeos