एक पाइप-एकल और दो चरण के प्रवाह में स्थानीय तात्कालिक संवहनी गर्मी हस्तांतरण की माप
Summary
यह पांडुलिपि एक या दो चरण पाइप प्रवाह में स्थानीय तात्कालिक संवहनी गर्मी हस्तांतरण गुणांक को मापने के उद्देश्य से तरीकों का वर्णन करता है । एक सरल ऑप्टिकल विधि लंबाई और एक निरंतर वेग से बढ़ एक लंबी (टेलर) हवा बुलबुला के प्रसार वेग निर्धारित करने के लिए भी प्रस्तुत किया जाता है ।
Abstract
इस पांडुलिपि एक परीक्षण के लिए एक पारदर्शी पाइप में तरल प्रवाह दर के एक समारोह के रूप में स्थानीय तात्कालिक गर्मी हस्तांतरण गुणांक को मापने के लिए डिज़ाइन अनुभाग के निर्माण की प्रक्रिया के कदम विवरण द्वारा कदम प्रदान करता है । कुछ संशोधनों के साथ, दृष्टिकोण गैस तरल प्रवाह के लिए विस्तारित है, गर्मी हस्तांतरण बढ़ाने पर एक एकल लंबी (टेलर) हवा बुलबुला के प्रभाव पर एक विशेष जोर के साथ । एक गैर इनवेसिव थर्मोग्राफी तकनीक एक पतली धातु विद्युत गर्म पंनी के तात्कालिक तापमान को मापने के लिए लागू किया जाता है । पन्ना पाइप में एक संकीर्ण स्लॉट कट कवर करने के लिए चिपके है । पन्ना की तापीय जड़ता काफी छोटी है तात्कालिक पन्ना तापमान में भिन्नता का पता लगाने के लिए. परीक्षण अनुभाग पाइप के साथ ले जाया जा सकता है और लंबे समय से बढ़ थर्मल सीमा परत का एक काफी हिस्सा कवर करने के लिए पर्याप्त है ।
प्रत्येक प्रयोगात्मक चलाने की शुरुआत में, एक निरंतर जल प्रवाह की दर और पंनी के लिए गर्मी फ्लक्स के साथ एक स्थिर राज्य प्राप्त है और संदर्भ के रूप में कार्य करता है । इसके बाद टेलर बबल को पाइप में इंजेक्ट कर रहा है । गर्मी हस्तांतरण गुणांक एक टेलर बुलबुला एक ऊर्ध्वाधर पाइप में प्रचार के पारित होने के कारण रूपांतरों चलती टेलर बुलबुले के नीचे से मापने बिंदु की दूरी के समारोह के रूप में मापा जाता है । इस प्रकार, परिणाम स्थानीय हीट स्थानांतरण गुणांक का प्रतिनिधित्व करते हैं । एकाधिक स्वतंत्र समान शर्तों के तहत बनाए गए रन पर्याप्त डेटा संचित परिवर्तनीय संवहनी गर्मी हस्तांतरण पर विश्वसनीय पहनावा-औसत परिणाम की गणना करने के लिए अनुमति देते हैं । आदेश में इस बुलबुले के साथ चलती संदर्भ के एक फ्रेम में प्रदर्शन करने के लिए, पाइप के साथ बुलबुला के स्थान पर हर समय जाना जाता है । लंबाई और ऑप्टिकल जांच द्वारा टेलर बुलबुले के शोधों वेग की माप का विस्तृत विवरण प्रस्तुत किया गया है ।
Introduction
संवहनी गर्मी हस्तांतरण के कई प्रयोगात्मक अध्ययन, प्रवाह विन्यास की एक किस्म में दीवार और/या तरल पदार्थ के तापमान को मापने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग कर, पिछले दशकों के दौरान प्रदर्शन किया गया है । एक कारक है कि स्थिर प्रक्रियाओं में तापमान माप की सटीकता की सीमा सेंसर की धीमी प्रतिक्रिया है । स्थानीय तात्कालिक दीवार तापमान रिकॉर्ड करने के लिए, मापने के उपकरण के लिए पर्याप्त तेजी से जवाब है, जबकि सतह जिस पर तापमान दर्ज की गई है समय पर निर्भर प्रवाह के साथ थर्मल संतुलन में होना है । इस प्रकार, सतह की तापीय जड़ता को पर्याप्त रूप से छोटा करना पड़ता है । प्रासंगिक समय तराजू hydrodynamic घटनाएं है कि संवहनी गर्मी हस्तांतरण में परिवर्तन के कारण द्वारा निर्धारित कर रहे हैं । तेजी से समय प्रतिक्रिया क्षणिक प्रवाह में समय पर निर्भर तापमान रिकॉर्डिंग के लिए इस प्रकार महत्वपूर्ण है ।
इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, एक IR कैमरा एक विशेष आत्म निर्मित परीक्षण अनुभाग है कि प्रवाह में किसी भी परिवर्तन के लिए एक तेजी से तापमान प्रतिक्रिया की अनुमति देता है रिकॉर्ड करने के लिए प्रयोग किया जाता है । पाइप दीवार का एक हिस्सा काट दिया है और एक पतली स्टेनलेस स्टील पंनी के साथ प्रतिस्थापित । एक समान दृष्टिकोण Hetsroni एट अल द्वारा इस्तेमाल किया गया था । 1, तथापि, वे इस्तेमाल किया पंनी भी सही तात्कालिक तापमान और केवल समय औसत तापमान के परिवर्तन को मापने के लिए प्रस्तुत किए गए थे मोटी थी । पंनी मोटाई कम समय प्रतिक्रिया में काफी सुधार हुआ । 2 इस विधि दो चरण प्रवाह3,4 और एकल चरण पाइप प्रवाह5में क्षणिक घटना में संवहनी गर्मी हस्तांतरण गुणांक को मापने के लिए प्रयोगशाला में लागू किया गया था ।
दो चरण प्रवाह सुविधा का एक योजनाबद्ध लेआउट चित्रा 1में दिया जाता है, अद्वितीय हवा प्रवेश डिवाइस पर अतिरिक्त जानकारी बाबिन एट अल में पाया जा सकता है । 3
दो चरण के प्रवाह में संवहनी गर्मी हस्तांतरण की जांच बहुत जटिल है क्षणिक प्रवाह व्यवहार और पाइप पार खंड में शूंय अंश के प्रभाव के कारण । इसलिए, कई अध्ययनों से ही विशिष्ट प्रवाह की स्थिति6,7,8,9,10 के एक समारोह के रूप में एक दिया प्रवाह शासन के लिए एक औसत संवहनी गर्मी हस्तांतरण गुणांक प्रस्तुत किया है , 11. हालांकि, Donnelly एट अल द्वारा कागजात । 12 और लियू एट अल. 13 दो चरण के स्थानीय संवहनी गर्मी हस्तांतरण अध्ययन के उदाहरण का प्रतिनिधित्व करते हैं ।
एक ही लंबी (टेलर) बुलबुला एक पाइप में स्थिर या बह तरल में इंजेक्शन के आसपास गर्मी हस्तांतरण माप के साथ वर्तमान अध्ययन सौदों । टेलर बुलबुला एक निरंतर शोधों वेग14,15,16में प्रचार करती है । बुलबुला प्रसार वेग ऑप्टिकल जांच विधि एक लेज़र प्रकाश स्रोत और photodiode3,4से मिलकर का उपयोग कर निर्धारित किया जाता है ।
IR कैमरा और ऑप्टिकल जांच के संयोजन या तो टेलर बुलबुला ऊपर या नीचे से दूरी के एक समारोह के रूप में स्थानीय तात्कालिक संवहनी गर्मी हस्तांतरण के माप की अनुमति देता है ।
तात्कालिक दीवार तापमान संवहनी हीट ट्रांसफर गुणांक, ज, और Nusselt संख्या की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है:
, (१)
जहां क्यू पंनी के लिए गर्मी प्रवाह है, टीडब्ल्यू और टी∞ दीवार का तापमान और प्रवेश पानी के तापमान क्रमशः रहे हैं, कश्मीर तरल चालकता है और D पाइप व्यास है । थोक तापमान जो आमतौर पर गर्मी हस्तांतरण गुणांक का निर्धारण करने के लिए प्रयोग किया जाता है मापा नहीं था ताकि प्रवाह के लिए कोई हस्तक्षेप शुरू करने से बचने के लिए ।
Protocol
Representative Results
Discussion
परिवर्तनीय पाइप प्रवाह में स्थानीय गर्मी हस्तांतरण के प्रायोगिक जांच एक जटिल काम है कि उच्च अंत उपकरणों और विधियों, साथ ही एक कस्टम निर्मित प्रयोगात्मक सुविधा, विशेष रूप से, एक विशेष रूप से डिजाइन परी?…
Acknowledgements
यह काम इसराइल विज्ञान फाउंडेशन, अनुदान # 281/14 द्वारा समर्थित किया गया था ।
Materials
| 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 |
References
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