قياسات لنقل الحرارة الحمل الحراري لحظية المحلية في أنبوب--تدفق واحد ومرحلتين

Summary

هذه المخطوطة يصف الأساليب التي تهدف إلى قياس معاملات نقل الحرارة الحمل الحراري لحظية المحلية في تدفق أنابيب واحدة أو مرحلتين. ويرد أيضا أسلوب بصري بسيط لتحديد الطول وسرعة نشر ممدود فقاعة هواء (تايلور) تتحرك سرعة ثابتة.

Abstract

ويقدم هذا المخطوط وصف خطوة بخطوة لعملية التصنيع من مقطع اختبار مصمم لقياس معامل نقل الحرارة الآنية المحلية كدالة لمعدل تدفق السائل في أنبوب شفاف. مع بعض التعديلات، يتم توسيع النهج إلى تدفق الغاز السائل، مع تركيز بشكل خاص على تأثير فقاعة هواء (تايلور) ممدود واحد على تعزيز نقل الحرارة. يتم تطبيق تقنية الحراري وغير الغازية قياس درجة حرارة لحظية رقائق معدنية رقيقة يسخن كهربائياً. التصاق إحباط لتغطية فتحه ضيقة قطع في الأنابيب. القصور الحراري لإحباط صغيرة بما يكفي للكشف عن الاختلاف في درجة الحرارة إحباط لحظية. مقطع الاختبار يمكن نقلها على طول الأنابيب وطويل بما يكفي لتغطية جزء كبير من الطبقة الحدودية الحراري المتزايد.

في بداية كل تشغيل تجريبي، هو تحقيق حالة مستقرة مع تدفق مياه مستمر تدفق معدل والحرارة لإحباط ويخدم كالمرجع. ثم يتم حقن فقاعة تايلور في الأنابيب. يتم قياس الاختلافات معامل نقل الحرارة بسبب مرور فقاعة تايلور نشر في أنبوب عمودي كدالة لمسافة نقطة القياس من أسفل الفقاعة تايلور تتحرك. وهكذا، تمثل النتائج معاملات نقل الحرارة المحلية. يدير مستقلة متعددة بريفورميد تحت ظروف مماثلة السماح بتراكم ما يكفي من البيانات لحساب نتائج موثوق بها الفرقة في المتوسط على نقل الحرارة الحمل الحراري عابرة. للقيام بهذا في إطار مرجعي تتحرك مع الفقاعة، قد موقع فقاعة على طول الأنابيب يكون معروفا في جميع الأوقات. ويرد وصف مفصل لقياسات طول وسرعة الفقاعات تايلور من المسابر الضوئية متعدية الجنسيات.

Introduction

تم إجراء العديد من الدراسات التجريبية لنقل الحرارة الحمل الحراري، باستخدام تقنيات مختلفة لقياس الجدار و/أو درجة حرارة السوائل في مجموعة متنوعة من تكوينات التدفق، خلال العقود الماضية. واحدة من العوامل التي تحد من دقة قياسات درجات الحرارة في العمليات متقلب هو الاستجابة البطيئة من أجهزة الاستشعار. لتسجيل درجة الحرارة المحلية الجدار لحظية، لديه معدات قياس الاستجابة بسرعة كافية، بينما السطح الذي يتم تسجيل درجة الحرارة يجب أن تكون في حالة توازن حراري مع تدفق تعتمد على الوقت. وهكذا، قد القصور الحراري من السطح إلى أن تكون صغيرة بما فيه الكفاية. المقاييس الزمنية ذات الصلة التي تحددها هيدرودينامية الظواهر التي تسبب التغيير في نقل الحرارة الحمل الحراري. وبالتالي الاستجابة الوقت السريع أمر حاسم لتسجيل درجة الحرارة تعتمد على الوقت في تدفق عابرة.

للوفاء بهذه المتطلبات، يتم استخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء لتسجيل مقطع اختبار الذاتي مصنعة خاصة التي تسمح درجة حرارة بسرعة استجابة لأي تغيير في التدفق. قطع جزء من الجدار الأنابيب واستبداله بإحباط الفولاذ المقاوم للصدأ رقيقة. نهج مماثل كان يستخدمها هيتسروني et al. ¹، ومع ذلك، تم إحباط أنها تستخدم سميكة جداً لقياس التغيرات في درجات الحرارة لحظية بدقة وعرض درجات الحرارة بلغ متوسط الوقت فقط. تقليل سمك إحباط تحسن الاستجابة وقت كبير. ² تم تطبيق هذا الأسلوب في مختبر لقياس معاملات نقل الحرارة الحمل الحراري في تدفق مرحلتين^3،4 والظواهر العابرة في مرحلة واحدة أنابيب تدفق⁵.

تخطيط تخطيطي مرفق تدفق مرحلتين يرد في الشكل 1، معلومات إضافية عن الجهاز مدخل الهواء فريد من نوعه ويمكن الاطلاع على في بابين et al. ³

التحقيق في نقل الحرارة الحمل الحراري في مرحلتين تدفق معقد للغاية بسبب سلوك تدفق عابرة والأثر لكسر الفراغ في المقطع العرضي الأنابيب. لذلك، العديد من الدراسات قد قدمت فقط معامل نقل حرارة الحمل الحراري متوسط لنظام تدفق معين كدالة لتدفق محددة الشروط^6،،من^{78،9،10 , 11}-غير أن الورقات التي دونيلي et al. ¹² وليو et al. ¹³ تمثل أمثلة لدراسات نقل الحرارة الحمل الحراري المحلية ذات مرحلتين.

وتتناول هذه الدراسة قياسات نقل الحرارة حول فقاعة (تايلور) واحد ممدود حقن الراكدة أو تدفق السائل في أنبوب. فقاعة تايلور تنتشر في^15،،من¹⁴ثابت سرعة متعدية الجنسيات¹⁶. يتم تحديد سرعة نشر فقاعة استخدام الأسلوب المسابر الضوئية تتألف من مصدر ضوء الليزر والضوئي^3،4.

المزيج من كاميرا الأشعة تحت الحمراء ومجسات بصرية يسمح قياسات لنقل الحرارة الحمل الحراري لحظية المحلية كدالة للمسافة من تايلور فقاعة أعلى أو أسفل.

يمكن استخدام درجة حرارة الجدار لحظية لحساب معامل نقل الحرارة الحمل الحراري، و حاء، وعدد نوسيلت:

، (1)

حيث q هو تدفق الحرارة إلى إحباط، تي_دبليو و تي_∞ الجدار وحرارة المياه مدخل على التوالي، ك الموصلية السائل وهو مد أنابيب قطرها. تم قياس درجة حرارة الجزء الأكبر الذي يستخدم عادة لتحديد معاملات نقل الحرارة لا بغية تجنب إدخال أي تدخل للتدفق.

Protocol

1-القسم اختبار لقياس درجة الحرارة لحظية

1. عملية اختبار قسم التصنيع (الشكل 2)
   1. قص جزء من الأنابيب على الأقل 70 سم.
      ملاحظة: سمك الجدار وقطرها من مقطع الاختبار ينبغي أن يكون مطابقاً للأنابيب المستخدمة في المنشأة التجريبية.
   2. استخدام آلة طحن قطع 4 ويندوز الضيقة المجاورة على طول الأنابيب في المقطع اختبار، كل نافذة 6 مم وطويلة 80 ملم مع 25 مليمترا فجوة بين إطارات متتالية.
   3. من 12 ميكرون رقيقة فولاذ المقاوم للصدأ إحباط، قطع كملونج 40-60 و 12 ملم شرائح واسعة.
      ملاحظة: إحباط ستستخدم لإغلاق النوافذ في أنابيب الاختبار. يجب أن تكون مغلفة الفولاذ المقاوم للصدأ مع اثنين من المشارب الذهب علامة على مسافة صغيرة من غايات إحباط، وسوف تستخدم للحام الأسلاك إمدادات الطاقة لتسخين إحباط، انظر الشكل 2.
   4. قياس لإحباط المقاومة الكهربائية اومتر باستخدام.
   5. ضع إحباط داخل الأنابيب اتباع الخطوات الموضحة أدناه.
      1. إنشاء أساس لإدراج إحباط في المقطع اختبار مصنوعة من أنبوب جامدة مع المساواة قطر خارجي لأن اختبار أنابيب قطرها الداخلي. وتحقيقا لهذه الغاية، قطع من عيار 20 ملم على نطاق واسع ومنذ فترة طويلة جزءا من الجدار الأنابيب حوالي 80 سم
      2. معطف أساسا مع الشحوم قبل وضع إحباط على ذلك، للسماح لقطع الاتصال الأساس من إحباط في مرحلة لاحقة.
      3. إحباط على الأساس وتتسطح عليه. تأخذ قطعة من قماش مع الكحول وتنظيف إحباط من أي الشحوم الزائدة.
      4. تطبيق اللاصقة على هامش إحباط وعلى الأجزاء الثلاثة من إحباط المقابلة لموقع الجسور بين إطارات متتالية.
         ملاحظة: اللاصقة يجب أن يكون قويا مع فترة تصلب أولية لمدة 20 دقيقة على الأقل لضمان وقت كاف لإحباط عملية الحجز؛ يستخدم الإيبوكسي DP 460.
      5. عناية إدراج أساسا بإحباط في المقطع اختبار مع إحباط تواجه صعودا نحو النوافذ.
         ملاحظة: ينبغي أن تتم هذه العملية بشخصين.
      6. التأكد من أن إحباط تتماشى مع windows، ينبغي أن تكون المشارب الذهب عند الحافة من اثنين من النوافذ الخارجية. مجرد إحباط يتم وضعها بشكل صحيح، ويغطي النوافذ، ربط الأساس أنبوب اختبار في نهاية كل باستخدام المشبك.
      7. عناية إدراج إطارات داخلية مطوية دراجات في الأنابيب تحت الأساس، الشحوم الإطارات إذا لزم الأمر. تضخيم الإطارات. خلال التضخم ملاحظة لاصقة تنتشر عبر إحباط والتوصل إلى الأساس.
         ملاحظة: ينبغي أن تضمن الضغوط التي مورست من الإطارات وتضخم أن اللاصقة سيتم ربط الأنابيب الجدار الداخلي وإحباط. وهذا أيضا شكل إحباط لانحناء الأنابيب والحد من أي تدخل ممكن لتدفق بسبب إحباط أو اللاصقة.
      8. بقطعة قماش، مسح أي مادة لاصقة الزائدة التي وصلت إلى فتحات النوافذ.
      9. اسمحوا الجاف لاصقة ل 24 h. Deflate الإطارات واستخراجها وفتح المشابك.
      10. قم بقطع اتصال الأساس من إحباط والأنابيب في الخطوات التالية:
          1. اللمس بلطف كل نهاية من الأساس أن يشعر فيه نهاية هو أسهل قطع والبدء في قطع تلك الغاية.
          2. استخدام كائن مماثلة أو اسطوانة طويلة إلى قطع الأساس الأصلي تدريجيا، والتحرك ببطء في الأنابيب حتى يتم قطع أساس كامل وإحباط ما زال غير التالفة بأمان في الأنابيب.
             ملاحظة: وينبغي أن يتم هذه العملية بعناية من أجل حماية الختم؛ إذا دمر الختم جديدة ينبغي وحدة أنبوب اختبار نقل الحرارة.
          3. تحقق من أن الأنابيب مختومة بإغلاق واحدة من نهاية الأنبوب وملء الأنبوب بالماء.
   6. تنظيف الشحوم الزائدة من الجانب الداخلي من الأنبوب بالماء والصابون.
   7. توصيل الأسلاك الكهربائية تدفئة باللحام بخطوط ذهبية على إحباط.
      ملاحظة: حماية إحباط في هذه المواقع، يقترح أولاً ربط شريحة صغيرة كوبر بإحباط واللحام ثم سلك إليها.
   8. مع مادة لاصقة حرارية الاتصال الحرارية من نوع T إلى الجزء السفلي من كل نافذة. سيتم استخدام هذه المزدوجات الحرارية في وقت لاحق في عملية معايرة كاميرا الأشعة تحت الحمراء.
      ملاحظة: وتسجل قراءات درجة الحرارة من المزدوجات الحرارية والمسجلة بجهاز كمبيوتر باستخدام محول A/D.
   9. رذاذ الطلاء الجانب الخارجي من إحباط مع رذاذ حصيرة سوداء من أجل تعظيم اﻻبتعاثية.
2. تطبيق تدفق الحرارة إحباط
   1. توصيل الأسلاك الكهربائية تدفئة من الحافة من إحباط للعاصمة إمدادات طاقة.
   2. تعيين التيار الكهربائي حيث إحباط سوف تصل إلى درجة حرارة المطلوبة.
      ملاحظة: لا تصل إلى درجة حرارة التي يمكن أن تنال من الأنابيب. شبكي الحد الأقصى حوالي 45 درجة مئوية. ومع ذلك، يجب التأكد من الحرارة إحباط ما يكفي ضمان أن تظل درجة الحرارة لإحباط على الأقل بضع درجات فوق درجة حرارة الماء مدخل، حتى أثناء حالة التبريد بسبب عابر التغيرات المتوقعة في التدفق.
   3. حساب تطبيق تدفق الحرارة Q = أنا²R حيث هو الحالية المطبقة و R هي المقاومة الكهربائية لإحباط.
      ملاحظة: نقل الحرارة من الجانب الخارجي لإحباط مفتوح للهواء لا يكاد يذكر مقارنة بنقل الحرارة إلى المياه داخل الأنابيب².
   4. الاتصال تبديل كمبيوتر كهربائية يمكن السيطرة عليها بأحد الأسلاك تدفق الحرارة من أجل التحكم في الحرارة التمويه متهورة بدء وإيقاف تشغيل.
3. كاميرا الأشعة تحت الحمراء
   ملاحظة: يمكن رؤية تفاصيل مفصلة لكاميرا الأشعة تحت الحمراء المستخدمة في المختبر في فيرهستمان^3،4. الكاميرا متصلة بجهاز كمبيوتر ويسيطر عليها جهاز كمبيوتر.
   1. إذا كان ذلك ممكناً، قم بتوصيل كاميرا الأشعة تحت الحمراء إلى مجموعة من القضبان تمكين الحركة ثلاثية الأبعاد للكاميرا سهولة ووضعه في مواقع مختلفة على طول مقطع الاختبار.
   2. قم بتشغيل كاميرا الأشعة تحت الحمراء بضع دقائق قبل إجراء أي قياسات، أجهزة الاستشعار الداخلية يستغرق بعض الوقت حتى يبرد إلى درجة الحرارة المطلوبة.
   3. ضع كاميرا الأشعة تحت الحمراء بضعة سنتيمترات من السطح ضمن البعد البؤري للكاميرا لتمكين التركيز.
      ملاحظة: استناداً إلى دقة الكاميرا يجب التأكد من أن مجال قياس ليس أصغر من بكسل واحد. فمن الأفضل أن يكون مساحة قياس تتألف من عدد من بكسل.
   4. تعيين التركيز من كاميرا الأشعة تحت الحمراء.
   5. عملية المعايرة كاميرا الأشعة تحت الحمراء:
      1. تطبيق تدفق الحرارة كما ورد في 1.2 والانتظار حتى هو بلغ حالة المستقرة حرارية، أي بمجرد وضع المزدوجات الحرارية على درجة حرارة ثابتة سجل إحباط. قياس درجة الحرارة المحيطة لمحيط المنشأة التجريبية مع الحرارية.
         ملاحظة: درجة الحرارة هذه ستستخدم كدرجة الحرارة المنعكسة من السطح. للحصول على قيمة عالية من اﻻبتعاثية السطحية، هذه المعلمة لا يكاد يذكر.
      2. أدخل درجة الحرارة المحيطة كمعلمة لكاميرا الأشعة تحت الحمراء الحرارة المنعكسة.
      3. لكل إطار في إحباط، قارن بين درجة حرارة سجلتها كاميرا الأشعة تحت الحمراء إلى تسجيل الحرارية من تلك النافذة. قم بضبط الخاصية اﻻبتعاثية كاميرا الأشعة تحت الحمراء حتى يتم تسجيل درجة الحرارة من كاميرا الأشعة تحت الحمراء مساوية لدرجة حرارة سجلتها الحرارية.
         ملاحظة: وهذا يمكن القيام به لعدة قيم الجريان الحرارة؛ بيد اﻻبتعاثية ليست حساسة في نطاق درجات الحرارة المنخفضة نسبيا هذا. في التسجيلات التجريبية، كان متوسط قيمة اﻻبتعاثية 0.98.

2-القياسات "تايلور فقاعة متعدية السرعة" وطوله

1. مجس بصري
   ملاحظة: المجس الضوئي ويشمل مصدر ضوء ليزر والضوئي. عندما يحتوي كامل المقطع العرضي للأنبوب على المياه، هو أشار إلى شعاع الليزر الضوئي مما تسبب في حلبة مغلقة. عندما يضرب شعاع الليزر فقاعة هواء، هي حثت من الضوئي ويفتح الدارة. وهكذا، يتم الحصول على إشارة ثنائي، تشير إلى ما إذا كان المسبار الضوئية أمام فقاعة هواء أو من سبيكة سائلة.
   1. لتوصيل أجهزة الاستشعار للبطاقة A/D، بناء الدارة التالية (الشكل 3).
   2. قم بتشغيل الليزر، النقطة في صمام ثنائي. التحقق من الإدخال الرقمي للدائرة البرمجيات/د. إذا الليزر يضرب صمام ثنائي، ثم يغلق الدارة ويجب أن تظهر إشارة إيجابية.
      ملاحظة: تأكد من أن صمام ثنائي حساس لإخراج الطول الموجي الليزر. يتم تسجيل البيانات أجهزة الاستشعار البصرية بمعدل 1 كيلو هرتز.

3-الإجراء تجريبي

1. الاتصال مقطع الاختبار مرفق تجريبي، بالشفاه أو سجلات الأنابيب.
2. توصيل الأسلاك الكهربائية التدفئة إلى مصدر للطاقة، والمزدوجات الحرارية لأي مسجل الحرارة المحوسبة.
3. ضع كاميرا الأشعة تحت الحمراء أمام قسم الاختبار في الموقع المطلوب.
4. تأكد من أن الكاميرا تركز على إحباط؛ هذا أسهل للقيام مع تدفق الحرارة في.
5. تطبيق الحرارة التمويه (1.2) والقيام بعملية المعايرة كاميرا الأشعة تحت الحمراء (1.3.5).
6. يسبر مكان اثنين الضوئية على طول أنبوب اختبار
   ملاحظة: إذا كان ذلك ممكناً، وضع مسبار ضوئي واحد في الموقع لكاميرا الأشعة تحت الحمراء؛ سيسمح هذا التزامن بين قياس درجة الحرارة وموقع الفقاعة، الفقاعة ليست مرئية لكاميرا الأشعة تحت الحمراء. إذا كان ذلك غير ممكن، يجب التأكد من أن تحول النتائج في الوقت المناسب تبعاً لذلك إلى سرعة الفقاعة، والمسافة بين كاميرا الأشعة تحت الحمراء والمجس الضوئي.
   1. تحقق من أن شعاع الليزر في الواقع يضرب صمام ثنائي وغلة قراءة إيجابية.
7. قم بتشغيل مضخة المياه وتعيين معدل التدفق المطلوب. تطبيق تدفق الحرارة عن طريق ضبط الحالية للإمداد بالطاقة.
8. انتظر حتى يتم بلوغ درجة حرارة ثابت دولة. تنفيذ برنامج حاسوبي لتسجيل درجة حرارة الجدار تدفق الأنابيب على مرحلة واحدة.
   ملاحظة: من أجل عزل تأثير فقاعة تايلور على معامل نقل الحرارة الحمل الحراري، من الضروري أولاً قياس معامل نقل الحرارة الحمل الحراري في التدفق على مرحلة واحدة في تدفق متطابقة التمويه معدل والحرارة كما هو الحال في التجارب ذات مرحلتين. من المستحسن القيام بذلك قبل كل حدث فردي.
9. قم بتشغيل البرنامج الحاسوبي الذي يحكم حقن فقاعة.
   ملاحظة: هذا البرنامج ينبغي أولاً حقن فقاعة تايلور واحد ثم في نفس الوقت قياس درجة حرارة الجدار باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء وتسجيل الإشارات الثنائية من المسابر الضوئية اثنين. يجب أن تتم مزامنة هذه القياسات اثنين تفاديا لتحولات وقت إضافي بين التسجيلات.
10. بين يدير، تعيين تأخير وقت كاف التأكد من أن النظام العودة إلى الظروف الأولية، أي درجة حرارة الجدار يعود إلى قيمة ثابت-الدولة الوحيدة الأولى.
    ملاحظة: فمن الممكن أن يزيد درجة حرارة الجدار تدفق حالة ثابتة على مرحلة واحدة في الحالات التي يكون فيها تدفق حرارة عالية في استمرار. وينبغي تجنب هذا عن طريق إغلاق تدفق الحرارة وأخذ استراحة في التجارب.

4-معالجة البيانات

1. حساب معامل نقل الحرارة لظروف حالة ثابتة على مرحلة واحدة استناداً إلى مكافئ. 1.
   ملاحظة: هذا المعامل مستقلة عن الوقت. أنها ستستخدم كعامل تطبيع في تتمة.
   1. لكل حدث الفردية المسجلة بموجب نظراً للظروف، حساب طول فقاعات تايلور ويَسْبِر متعدية السرعة بقسمة المسافة بين البصرية، L، حسب الفترة الزمنية ومن وصول نصيحة الوقت لكل من أجهزة الاستشعار الضوئية:   ، حيث t_L1 و_L2 من تيهي أوقات وصول فقاعة الحافة السفلي والعلوي من أجهزة الاستشعار البصرية، على التوالي.
   2. استخدام سرعة متعدية على فقاعة تايلور لحساب طول فقاعة بضرب من قبل مدة الدائرة المفتوحة واحدة من المسابر الضوئية.
2. وينبغي أن يتم حساب معامل نقل الحرارة المحلية لحظية لاثنين المرحلة تدفق كما يلي:
   ملاحظة: الطول وسرعة متعدية الفقاعات تايلور على الرغم من أن يتم حوسبة عملية تجريبية بأكملها، لا تزال ثابتة بالضبط عند كل تشغيل تجريبي. ولذلك، يختلف الفورية التي يصل إليها الفقاعة إلى نقطة قياس. المسابر الضوئية وكاميرا الأشعة تحت الحمراء لديها إطار مختلف معدلات، هرتز 1000 و 30 على التوالي.
   1. استخدام المسبار البصرية تقع بالقرب من كاميرا الأشعة تحت الحمراء، سجل لحظة وصول نصيحة الفقاعة.
   2. ويوفر هذا إشارة الزناد مرجع وقت لتسجيل كاميرا الأشعة تحت الحمراء.
      ملاحظة: مطلوب طقم متوسط العملية بغية الحصول على معامل نقل الحرارة الحمل الحراري كدالة للمسافة من أسفل الفقاعة إلى نقطة القياس، z، حيث z= 0 يناظر أسفل الفقاعة. ينبغي أن يكون تطبيع هذه المعلمة بأنابيب قطرها د.
   3. تعيين قرار z/د. كافة قيم البيانات المسجلة لكل حدث فردي (المقابلة لظروف مماثلة) تقع في نطاق القرار المكانية المنصوص عليها وأن كان متوسط للحصول على قيمة تمثيلية واحدة في درجة حرارة الجدار في تلك المسافة من الفقاعة أسفل.
      ملاحظة: ينبغي أن يقرر هذا القرار المكانية استناداً إلى تكرار التسجيل من كاميرا الأشعة تحت الحمراء وسرعة الفقاعة تايلور متعدية الجنسيات. في هذه الدراسة، وقد اتخذ بين 0.15-0.3.
   4. حساب معامل نقل الحرارة كدالة للمسافة من الأسفل/فقاعة تلميح إلى استخدام مكافئ. 1.
   5. تطبيع معامل نقل الحرارة الآنية المحلية ذات مرحلتين بمعامل ثابت على مرحلة واحدة.
      ملاحظة: وتمثل هذه النسبة تحسنا في معدل نقل الحرارة الحمل الحراري بسبب مرور فقاعة مقارنة بالتدفق على مرحلة واحدة.

Representative Results

مثال من أجهزة الاستشعار البصرية الإخراج السجلات ويرد في الشكل 4 لفقاعة تايلور واحد ارتفاع في أنبوب عمودي مليئة بالمياه الراكدة. يمثل الانخفاض الكبير الأولى افتتاح الدارة بسبب نصيحة فقاعة تايلور، بينما وقت لاحق قطرات أقصر كثيرا في أعقاب الارتفاع إلى القيمة الأولية بسبب مرور الذيل فقاعات ممدود، تمثل فقاعات متناثرة في أعقاب السائل خلف فقاعة تايلور. تحول الوقت بين نواتج المسابر الضوئية هما واضح وهو نظراً لبعد المسافة بين المسابير اثنين على طول الأنابيب. في هذه التجربة، هي المسابير الفضائية من 0.09 م. حساب سرعة متعدية بنتائج مكافئ. 3 في ش_تي= 0.23 م/ث؛ الاتفاق مع درجة¹³ لفقاعة تايلور نشر في أنبوب عمودي مع المياه الراكدة:

يتم قياس طول فقاعة تايلور بضرب سرعة متعدية بمدة مرور فقاعة ممدود:

الذي يناظر ل_ب = 3.54د.

نتائج متوسط فرقة تمثيلية معامل نقل الحرارة الحمل الحراري المحلي نظراً لمرور تايلور واحد طويل د 3.5 فقاعة ترتفع في المياه الراكدة في أنبوب عمودي المرسومة في الشكل 5. وترد النتائج في إطار مرجعي تتحرك مع أسفل الفقاعة، ولذلك تتوافق مع القيم السلبية حتى z/د=-3.5 إلى منطقة فقاعة فيها طبقة رقيقة تفصل بين الجدار فقاعة والأنابيب. يتم تطبيع نتائج الحمل الحراري معاملات تدفق مرحلتين بقيمة معامل التدفق على مرحلة واحدة. من الواضح أن الزيادة القصوى في معامل نقل الحرارة الحمل الحراري بلغت أقطار قليلة وراء أسفل الفقاعة، ويمكن أن يكون قدر مرتين أعلى مقارنة بتدفق على مرحلة واحدة بنفس معدل التدفق. وعلاوة على ذلك، أثر فقاعة تايلور على درجة حرارة الجدار له تأثير مطول، المتبقية الأساسية تصل إلى مئات أقطار خلف تايلور فقاعة السفلي. وهذا يعزى إلى أعقاب خلف الفقاعة. هذه النتائج بمثابة دليل واضح على الاهتمام المتزايد بتدفق مرحلتين كآلية لتبريد.

الشكل 1. تخطيط التخطيطي مرفق تجريبي مع قياسات نقل الحرارة اختبار القسم. وترد تفاصيل قسم مدخل الهواء والماء في الإدراج- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الرقم 2. تخطيطي تخطيط المقطع اختبار- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3 . الدائرة الكهربائية أجهزة الاستشعار الضوئية يربط بين صمام ثنائي وبطاقة A/D مرتبطة بجهاز الكمبيوتر- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 4 . أجهزة الاستشعار البصرية تسجيل لتايلور فقاعة ترتفع في المياه الراكدة- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 5. تطبيع معاملات نقل الحرارة المحلية على طول وحدة سبيكة واحدة لركود السائل (q= 2100 واط/م²)- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

التحقيق التجريبي لنقل الحرارة المحلية في تدفق الأنابيب عابر مهمة معقدة تتطلب أدوات قياس الراقية والأساليب، فضلا عن إنشاء مرفق تجريبي المواصفات، على وجه الخصوص، قسم اختبار مصممة خصيصا. يعرض هذا البروتوكول تقنية الحراري والتي قادرة على قياس التغيرات الزمنية سريعة في درجة حرارة الجدار وفي معدل نقل الحرارة بسبب التغيرات في تدفق الهيدروناميكا إخلاص.

ويرد وصف مفصل لعملية التصنيع من مقطع الاختبار. خطوة حاسمة في إعداد المرفق هو الاستعاضة عن جزء من الجدار الأنابيب بإحباط الفولاذ المقاوم للصدأ رقيقة. إحباط يتم تسخينها بواسطة تيار كهربائي؛ في الجانب الداخلي مفتوح لمجال التدفق تعتمد على الوقت، بينما الجانب الخارجي تم تصويره بكاميرا الأشعة تحت الحمراء وبالتالي الكشف عن أي تغيير في درجة الحرارة إحباط لحظية. ويشكل الاستجابة الزمنية لإحباط القيد الوحيد لهذا الأسلوب. وينبغي اختيار المواد وسمك إحباط لضمان استجابة سريعة بما يكفي من الوقت مقارنة بالأوقات المميزة للظواهر التي تعتبر.

الطريقة المطبقة يسمح نقل الحرارة على كاميرا الأشعة تحت الحمراء لحظية القياسات بالنسبة إلى فقاعة تايلور تتحرك وفقا لما تحدده بالوسائل البصرية. طقم بلغ متوسطها الداخلي خلال تحقيقات عديدة من التجربة بالنسبة لأي الظروف التشغيلية المطبقة في هذه الدراسة يضمن الحصول على نتائج يمكن الاعتماد عليها. يمكن استخدام هذا الأسلوب المقترح لتوصيف نقل الحرارة عابر المحلية في التدفقات أحادية ومتعددة المراحل.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Infra red camera	Optris	PI-1450
Thermocouples A/D card	National Instruments	NI cDAQ-9714.
Labview program	National Instruments
Epoxy DP-460	3M Scotch-weld