Bu eser İsrail Bilim Vakfı tarafından desteklenen hibe # 281/14.

1. test bölümü için anlık sıcaklık ölçümleri
<ol><li>Üretim süreci test bölümü (Şekil 2)
	<ol>
<li>Bir boru en az 70 cm uzunluğunda bir parçasını kes. Not: Test bölümü çapı ve duvar kalınlığı deneysel tesiste kullanılan boru olan için aynı olması gerekir.</li>
		<li>Freze makinesi testi bölümünde boru boyunca 4 bitişik dar pencere kesmek için kullanın, her pencere 6 mm genişliğinde ve 80 mm üst üste windows arasında bir 25 mm boşluk ile uzun.</li>
		<li>Bir 12 µm ince paslanmaz çelik folyo, 40-60 cmlong ve 12 mm geniş şeritler kesin. Not: Folyo testi boru Windows'da mühürlemek için kullanılacaktır. Paslanmaz çelik folyo ucuna küçük bir mesafeden işaretlemek ve folyo ısı, bkz: Şekil 2için güç kaynağı teller kaynak için kullanılacak olan iki altın çizgili kaplı olması.</li>
		<li>Bir ohmmeter kullanarak folyo'nın elektrik direncini ölçmek.</li>
		<li>Aşağıda açıklanan adımları izleyerek boru içinde folyo yerleştirin.<ol>
<li>Folyo sert boru dış çapı eşit ile bu testi boru iç çapı için yapılan test bölümüne eklemek için bir temel oluşturmak. Bu amaçla, bir 20 mm genişliğinde 80 cm uzun boru duvar parçası kesip</li>
			<li>Temel üzerine, temel folyo daha sonraki bir aşamada kesme izin için folyo yerleştirmeden önce yağ ile kat.</li>
			<li>Folyo temelinde yer ve o düzleştirin. Alkol ile bir bez alın ve herhangi bir aşırı yağ üzerinden folyo temiz.</li>
			<li>Yapışkan folyo periferal ve ardışık windows arasında köprü konumunu karşılık gelen folyo üç kesimlerindeki geçerlidir. Not: Yapışkan folyo ek işlem için yeterli zaman emin olmak için en az 20 dakika ilk sertleşme süresi olan güçlü olması gerekiyor; Epoksi DP 460 kullanılır.</li>
			<li>Dikkatle folyo ile olarak yukarı doğru windows bakacak şekilde folyo ile test bölümü yerleştirin. Not: Bu işlem iki kişi tarafından yapılmalıdır.</li>
			<li>Folyo windows ile uyumlu olduğunu, Altın çizgili iki dış pencere kenarında olmalıdır emin olun. Bir kez folyo düzgün yerleştirilir ve windows kapsar, temel her sonunda test kanala bir kelepçe kullanarak bağlayın.</li>
			<li>Dikkatle temel altında boru içine katlanmış Bisiklet iç Lastik eklemek, lastik gerekirse yağ. Lastik şişirmek. Enflasyon sırasında yapışkanlı folyo arasında yayılan ve temel ulaşan gözlemlemek. Not: Şişirilmiş lastik tarafından uygulanan basınç yapıştırıcı boru iç duvar ve folyo kravat olacak güvence altına almalıdır. Bu da folyo boru eğriliği için şekil ve herhangi bir olası müdahale folyo veya yapıştırıcı nedeniyle akış için azaltır.</li>
			<li>Pencere açıklıkları ulaşmıştır fazla herhangi bir yapışkan bir bezle temizleyin.</li>
			<li>Lastik yapıştırıcı kuru 24 h havasını boşaltmak için izin, hulâsa o ve kıskaçları açın.</li>
			<li>Temel folyo ve boru aşağıdaki adımlarda bağlantısını kesin:<ol>
<li>Yavaşça hangi taraftan bağlantısını kesin ve bu amaçla bağlantıyı kesme başlamak daha kolay olduğunu hissetmek temel her iki ucuna dokun.</li>
				<li>Uzun bir rulo veya benzer bir nesne orijinal olarak yavaş yavaş kesmek, boru içine tüm temel kesilir ve folyo boru üzerinde güvenli bir şekilde hasarsız kalır kadar yavaş hareket ettirmek için kullanın. Not: Bu işlem, mühür korumak için dikkatli bir şekilde yapılmalıdır; mühür yeni bir mahvettiysem ısı transferi test boru ünitesi yapılmalıdır.</li>
				<li>Boru bir borunun ucuna kapatma ve boru su ile doldurma tarafından kapalı olduğunu kontrol edin.</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
		<li>Aşırı yağ su ve sabun ile boru iç tarafındaki temiz.</li>
		<li>Folyo üzerinde altın şeritler için kaynak elektrik Isıtma kabloları bağlayın. Not: Bu noktalarda folyo korumak için öncelikle bir küçük cooper çip için folyo bağlamanız ve bu tel kaynak için önerilmektedir.</li>
		<li>Termal yapıştırıcı ile bir T tipi ısıl her penceresinin altına bağlayın. Bu thermocouples daha sonra IR kamera kalibrasyon sürecinde kullanılacak. Not: Thermocouples gelen sıcaklık okuma kaydedilir ve bir A/D dönüştürücü kullanarak bir PC tarafından kaydedildi.</li>
		<li>Sprey emissivite en üst düzeye çıkarmak için siyah mat sprey ile folyo dış tarafında boya.</li>
	</ol></li>
	<li>Folyo için uygulanan ısı akısı
	<ol>
<li>DC güç kaynağı için folyo kenarından elektrik Isıtma kabloları bağlayın.</li>
		<li>Folyo istenilen sıcaklık ulaşacak yüzden elektrik akımı ayarlayın. Not: Boru zarar bir sıcaklık ulaşmaz. Pleksiglas için yaklaşık 45 ° C. sınırıdır Ancak, ısı yeterince folyo folyo'nın sıcaklığı en az birkaç derece giriş suyu sıcaklığı akış beklenen geçici değişiklikler nedeniyle soğutma durumu sırasında bile kalmasını sağlamak için emin olun.</li>
		<li>Isı akısı uygulanan Q hesaplamak nerede ben uygulanan akım ve R folyo'nın elektriksel direnç ben2R =. Not: Açık folyo'nın Dış taraftan ısı transferi ihmal edilebilir içinde boru2su ısı transferi için karşılaştırılır.</li>
		<li>Bir PC kontrol edilebilir elektrik anahtarı ısı akısı teller birine ısı akısı itici başlatma ve kapatma kontrol edebilmek için bağlamak.</li>
	</ol></li>
	<li>IR kamerası Not: detaylı özelliklerini laboratuarda kullanılan IR kamerası Ferhstman3,4' te görülebilir. Kamera bir Bilgisayara bağlı ve bir bilgisayar tarafından kontrol.<ol>
<li>Mümkünse, IR kamerası raylar kolayca test bölümü boyunca farklı pozisyonlarda yerleştirmek için kameranın üç boyutlu hareket sağlayan bir dizi bağlayın.</li>
		<li>Herhangi bir ölçüm yapılması önce birkaç dakika IR kamerayı açın, İç sensörleri için gerekli sıcaklık soğuması için zaman ayırın.</li>
		<li>Yer IR kamera odaklama etkinleştirmek için fotoğraf makinesinin odak uzaklığı içindeki yüzeyinden birkaç santimetre. Not: Kamera çözünürlüğüne bağlı olarak ölçülen alan tek bir piksel küçük olmadığından emin olun. Piksel bir dizi oluşan ölçülen yüzey alanı olması tercih edilir.</li>
		<li>IR kamera odağı ayarlayın.</li>
		<li>IR kamera kalibrasyon işlemi:<ol>
<li>Isı akısı thermocouples folyo kayıt sabit sıcaklık yerleştirilen bir kez termal kararlı duruma, yani ulaşıncaya kadar 1.2 ve bir dakika içinde belirtildiği gibi uygulama. Bir ısıl ile deney tesisi çevresinde ortam sıcaklığı ölçmek. Not: Bu sıcaklık yüzey yansıyan sıcaklığı kullanılacaktır. Yüzey emissivite yüksek değeri için bu parametre denecek kadar azdır.</li>
			<li>Ortam sıcaklığı yansıyan sıcaklığı IR kameranın parametresi olarak girin.</li>
			<li>Folyo her pencere için IR kamerası o pencereyi ısıl kayıt tarafından kaydedilen sıcaklık karşılaştırın. IR kamerası sıcaklık kayıt ısıl tarafından kaydedilen sıcaklık eşittir edene kadar IR kamerası emissivite özelliğini ayarlayın. Not: Bu çeşitli ısı akısı değerler için yapılabilir; Ancak, emissivite bu nispeten düşük sıcaklık aralığı hassas değildir. Deneysel kayıtları emissivite ortalama değerini 0,98 yapıldı.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. ölçümleri Taylor kabarcık çevirim hızı ve uzunluğu
<ol><li>
Optik sonda Not: bir lazer ışık kaynağı ve bir fotodiyot optik sonda içerir. Tüm kesit borunun su içerdiğinde, lazer ışını devre kapanmaya neden fotodiyot verilir. Lazer ışını hava kabarcığı çarptığında, fotodiyot dürttü ve devreyi açar. Böylece, optik sonda bir hava kabarcığı önünde veya sıvı bir sümüklü böcek olduğunu belirten ikili bir sinyal alınır.<ol>
<li>Sensör A/D kartı bağlamak için aşağıdaki devre (şekil 3) oluşturun.</li>
		<li>Açmak üzerine lazer diyot gelin. A/D yazılım devrenin dijital giriş kontrol edin. Lazer diyot vurursa, devre kapalı ve olumlu bir sinyal görüntülenir. Not: Diod Lazer dalga boyu çıkışını duyarlı olduğundan emin olun. Optik sensörleri veri 1 kHz hızında kaydedilir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. deneysel bir işlem
<ol><li>Test bölümü deney tesisi için flanşlar veya boru kayıtları bağlanırsınız.</li>
	<li>Güç kaynağı ve herhangi bir bilgisayarlı sıcaklık kaydedici için thermocouples Isıtma elektrik kabloları bağlayın.</li>
	<li>Yer IR kamera önünde istenilen yerde test bölümü.</li>
	<li>Kamera folyo üzerinde odaklanmıştır emin olun; Bu ısı akı ile yapmak kolaydır.</li>
	<li>Isı akısı (1.2) uygulamak ve IR kamera kalibrasyon işlemi (1.3.5) gerçekleştirin.</li>
	<li>Test boru yer iki optik probları Not: Mümkünse, bir optik prob IR kamerası konuma yerleştirin; kabarcık IR kamerası görünür olmadığı gibi bu sıcaklık ölçüm ve kabarcık konumunu arasındaki eşitleme sağlayacaktır. Mümkün değil, buna göre zamanında sonuçları kaydırmaya emin olun kabarcık hız ve IR kamerası ve optik sonda arasındaki mesafe.<ol>
<li>Lazer ışını gerçekten diyot hits ve olumlu bir okuma verimleri kontrol edin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Su pompası üzerinde açın ve istediğiniz akış hızı ayarlayın. Isı akısı güç kaynağının geçerli ayarlayarak uygulayın.</li>
	<li>Bir kararlı duruma sıcaklık elde kadar bekleyin. Bir tek fazlı boru akış duvar sıcaklığını kaydetmek için bilgisayar programını çalıştırın. Not: Taylor balonu etkisi konvektif ısı transfer katsayısını yalıtmak için ilk konvektif ısı transfer katsayısı aynı akış hızı ve ısı akı olduğu gibi iki aşamalı deneyler, tek fazlı akışı ölçmek için önemlidir. Bu bireysel her olaydan önce gerçekleştirmek için tavsiye edilir.</li>
	<li>Kabarcık enjeksiyon yöneten bilgisayar programı çalıştırın. Not: Bu programı ilk önce bir tek Taylor hava kabarcığı enjekte ve sonra aynı anda IR kamerası kullanarak duvar sıcaklığı ölçmek geçip iki optik problar ikili sinyalleri kaydetmek. Bu iki ölçüm kayıtları arasında ek süre vardiya önlemek için eşitlenmelidir.</li>
	<li>Çalışmaları arasında sistem başlangıç koşullarını için geri, yani duvar sıcaklık için ilk tek fazlı kararlı durum değerini döndürür olması için yeterli zaman gecikme ayarlayın. Not: Tek fazlı kararlı duruma akışı duvar sıcaklığı yüksek ısı akısı üzerinde sürekli nerede durumlarda artırmak mümkündür. Bu deneylerde bir mola ve ısı akısı kapanış tarafından kaçınılmalıdır.</li>
</ol>4. veri işleme
<ol><li>Isı transfer katsayısını EQ 1 dayalı tek fazlı kararlı duruma koşulları için hesaplar. Not: Bu zaman bağımsız katsayısıdır. Sonradan normalize bir faktör olarak kullanılır.<ol>
<li>Altında kaydedilen her bireysel olay Taylor kabarcıklar uzunluğu hesaplamak, şartlar ve optik arasındaki mesafe bölünerek çevirim hızı probları, L, ipucu varış saat dönem aralığı tarafından zaman için her optik sensör:  <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq2.jpg"> </img>, tL1 ve tL2 kez alt ve üst optik sensörler, Balon ipucu varış sırasıyla nerede.</li>
		<li>Taylor kabarcık'ın çevirim hızı bir optik sonda açık devre süresine göre çarparak kabarcık uzunluğunu hesaplamak için kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Aşama iki akış için anlık yerel ısı transfer katsayısı hesaplama olarak aşağıdakilere yapılmalıdır: Not: Deneysel işlemin tamamı bilgisayarlı rağmen uzunluğu ve Taylor kabarcıklar çevirim hızı her deneysel çalışma tam olarak sabit kalır değil. Bu nedenle, hangi kabarcık ölçüm noktasına ulaşır anında değişir. Optik sonda ve IR kamerası farklı çerçeve var oranları, 1000 ve 30 Hz anılan sıraya göre.<ol>
<li>IR kamerası kaydı Balon ipucu varış anında çevresinde bulunan optik sonda kullanarak.</li>
		<li>Bu tetikleyici sinyal IR kamera kayıt için zaman başvuru sağlar. Not: Ensemble ortalama işlem konvektif ısı transfer katsayısını balonu alttan mesafe ölçüm noktasına, z, bir fonksiyonu olarak elde etmek için gerekli nerede z= 0 kabarcık altına karşılık gelir. Bu parametre boru çapı Dtarafından normalleştirilmiş.</li>
		<li>z/Diçin bir çözünürlük ayarlayın. Tüm kaydedilen veri değerleri (aynı koşullara karşılık gelen) bireysel her olay için öngörülen Uzaysal çözünürlük aralığı içinde yer alan ve kabarcık bu mesafeyi duvar ısıda tek temsilcisi değerini elde etmek için ortalama alt. Not: Bu Uzaysal çözünürlük tabanlı IR kamerası kayıt sıklığı ve Taylor kabarcık çevirim hızı karar vermesi gerektiğini. Bu çalışmada, 0.15-0,3 arasında alınmıştı.</li>
		<li>Balon ipucu/son EQ 1 kullanarak mesafeden bir fonksiyonu olarak ısı transfer katsayısını hesaplar.</li>
		<li>İki aşamalı yerel ani ısı transfer katsayısı tek fazlı sabit katsayısı tarafından normalleştirmek. Not: Bu oran konvektif ısı aktarım hızı tek fazlı akışına göre kabarcık geçiş nedeniyle bir düzelme gösterir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Hetsroni, G., Rozenblit, R., Yarin, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hot-foil+infrared+technique+for+studying+the+temperature+field+of+a+wall.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Experimental investigation of the local heat transfer in gas-liquid slug flow. , (2015).</li><li>Babin, V., Shemer, L., Barnea, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+instantaneous+heat+transfer+around+a+raising+single+Taylor+bubble.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instantaneous+heat+transfer+rate+around+consecutive+Taylor+bubbles.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+convective+heat+transfer+in+a+pipe+due+to+impulsively+initiated+downward+flow+and/or+heat+flux.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+Transfer+in+Intermittent+Air-Water+Flow-Part+I:+Horizontal+Tube.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+Transfer+in+Intermittent+Air-Water+Flow-Part+II:+Upward+Inclined+Tube.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+transfer+to+two-phase+flow+in+inclined+tubes.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+Transfer+Measurements,+Flow+pattern+maps+and+flow+visualization+for+non-boiling+two-phase+flow+in+horizontal+and+slightly+inclined+pipe.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanistic+modelling+of+the+convective+heat+transfer+coefficient+in+gas-liquid+intermittent+flows.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+20+two+phase+heat+transfer+correlations+with+seven+Sets+of+experimental+data,+including+flow+pattern+and+tube+inclination+effects.">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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-phase+flow+in+vertical+tubes.">Two-phase flow in vertical tubes.</a> Trans. Inst. Chem. Eng. 40, 61 (1962).</li><li>Donnelly, B., O'Reilly Meehan, R., Nolan, K., Murray, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dynamics+of+sliding+air+bubbles+and+the+effects+on+surface+heat+transfer.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+thermography+measurement+of+two-phase+boiling+flow+heat+transfer+in+a+microchannel.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stromung+an+einer+Luftblase+im+senkrechten+Rohr.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanics+of+large+bubbles+rising+through+extended+liquids+and+trough+liquid+in+tubes.">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>

Yerel ısı transferi geçici boru akışı deneysel incelenmesi üst düzey ölçme aletleri ve yöntemleri, aynı zamanda özel olarak oluşturulmuş bir deney tesisi, özellikle, gerektiren karmaşık görev özel olarak tasarlanmış test bölümü oluşur. Mevcut Protokolü sadakatle hızlı geçici değişiklikler duvar sıcaklık ve ısı aktarım hızı akış hidrodinamik farklılığı nedeniyle ölçme yeteneğine sahip bir termografi teknik görüntüler.
Test bölümü üretim iş...

Konvektif ısı transferi, duvar ve/veya akış yapılandırmaları, çeşitli sıvı sıcaklığı ölçmek için farklı teknikler kullanarak çok sayıda deneysel çalışmaları son yıllarda yapılmıştır. Algılayıcılar yavaş yanıt sıcaklık ölçümleri kararsız süreçlerde doğruluğunu sınırlar faktörlerden biridir. Yerel anlık duvar sıcaklık kaydetmek için hangi sıcaklık kaydedilir yüzey zamana bağımlı akışı ile termal denge olmak varken yeterince, hızlı yanıt vermek ölçme donanımları vardır. Böylece, yüzeyinin Termal atalet yeterince küçük olması lazım. İlgili zaman ölçekleri konvektif ısı transferi değişikliğe hidrodinamik olayları belirler. Zaman hızlı yanıt böylece geçici akışında zamana bağımlı sıcaklık kaydetmek için çok önemlidir.
Bu gereksinimleri karşılamak için bir IR kamerası akışında bir hızlı sıcaklık yanıt olarak herhangi bir değişiklik sağlayan bir özel kendi kendine üretilen test bölümü kaydetmek için kullanılır. Boru duvar bir parçası kesilmiş ve ince bir paslanmaz çelik folyo ile değiştirilir. Benzer bir yaklaşım Hetsroni vd tarafından kullanılan 1, ancak, onlar kullanılmış folyo doğru ani sıcaklık değişiklikleri ölçmek için çok kalın ve sadece zaman ortalama sıcaklıklar sunuldu. Folyo kalınlığı azalan zaman yanıt oldukça gelişmiş. 2 laboratuarında konvektif ısı transfer katsayıları iki aşamalı akış3,4 ve tek fazlı boru akış5geçici olayları ölçmek için bu yöntem uygulandı.
Şekil 1' de şematik yerleşimini iki aşamalı akış olanağı verilir, eşsiz hava giriş aygıtı ek bilgi Babin vd içinde bulunabilir 3
Konvektif ısı transferi iki aşamalı akışı incelenmesi geçici akış davranışı ve boru kesit içinde geçersiz kesir etkisi nedeniyle çok karmaşıktır. Bu nedenle, birçok çalışma yalnızca belirli akış koşulları6,7,8,9,10 bir fonksiyonu olarak verilen akış rejimi için bir ortalama konvektif ısı transfer katsayısı sunulmuştur , 11. ancak, gazeteleri tarafından Donnelly vd. 12 ve Liu vd. 13 iki aşamalı yerel konvektif ısı transferi çalışmaları örnekleri temsil eder.
Bu da çalışmanın durgun içine enjekte veya sıvı bir boru içinde akan bir tek uzun (taş) kabarcık etrafında ısı transferi ölçümleri ile ilgilidir. Taylor kabarcık bir sabit translasyonel hız14,15,16' yayar. Kabarcık yayılma hızı bir lazer ışık kaynağı ve fotodiyot3,4oluşan optik sonda yöntemi kullanılarak belirlenir.
Kasanın IR kamerası ve optik sonda Taylor kabarcık üstünde veya altında mesafede bir fonksiyonu olarak ölçümleri Yerel anlık konvektif ısı transferi sağlar.
Anlık duvar sıcaklık konvektif ısı transfer katsayısı, hve yaptığı çalışmalarda ünlü sayı hesaplamak için kullanılabilir:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq1.jpg">, (1)
Burada q folyo, Tw için ısı akısı ve duvar sıcaklık ve giriş suyu sıcaklığı T∞ vardır sırasıyla, k Sıvı iletkenlik ve D boru çapı. Isı transfer katsayıları belirlemek için yaygın olarak kullanılan toplu sıcaklık akışı herhangi bir müdahale tanıtımı önlemek için ölçülen değil.

<table><tbody><tr><td>Infra red camera</td><td>Optris</td><td>PI-1450</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouples A/D card&amp;nbsp;</td><td>National Instruments</td><td>NI cDAQ-9714.</td><td></td></tr><tr><td>Labview program</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>

measurements of local instantaneous convective heat transfer in a pipe - single and two-phase flow

Bu el yazması şeffaf boru sıvı akış hızı bir fonksiyonu olarak yerel ani ısı transfer katsayısını ölçmek için tasarlanmış bir test bölümü üretim süreci adım adım açıklamasını sağlar. Bazı değişiklikler ile yaklaşım tek bir uzun (taş) hava kabarcığı etkisi ısı transferi geliştirme özel bir vurgu ile gaz-sıvı akışı için genişletilir. Bir non-invaziv termografi teknik elektrikli ısıtılmış ince bir metal folyo anlık sıcaklığını ölçmek için uygulanır. Folyo Boru kesme dar bir yuva kapağı yapıştırılmış. Folyo Termal atalet anlık folyo sıcaklığında varyasyon tespit etmek için küçük. Test bölümü boru taşındı ve büyüyen termal sınır tabaka önemli bir parçası karşılamak yeterince uzun bir zaman.
Her deneysel çalışması başında kararlı bir duruma folyo için bir sabit su akış hızı ve ısı akı ile elde edilebilir ve referans olarak hizmet vermektedir. Taylor kabarcık sonra boru içine enjekte edilir. Isı transfer katsayısı varyasyonları dikey bir boru yayılıyor Taylor kabarcık geçirilmesi nedeniyle hareketli Taylor kabarcık altından ölçüm noktasından uzaklıkta fonksiyonu olarak ölçülür. Böylece, sonuçları yerel ısı transfer katsayıları temsil eder. Aynı koşullar altında önceden oluşturulmuş birden çok bağımsız çalışan geçici konvektif ısı transferi üzerinde güvenilir ensemble ortalama olarak sonuç hesaplamak diziyi biriken yeterli veri sağlar. Bu kabarcık ile hareket başvuru çerçevesi içinde gerçekleştirmek için her zaman bilinen boru boyunca kabarcık konuma sahiptir. Uzunluğu ve optik sonda tarafından Taylor kabarcıklar çevirim hızı ölçümleri ayrıntılı açıklaması sunulur.

Optik sensörler örneği kayıtları durgun su ile dolu bir beton boru yükselen bir tek Taylor kabarcık için şekil 4 ' te sunulan çıktı. İlk büyük damla Taylor Balon ipucu nedeniyle devrenin açılış temsil eder, daha sonra uzun kabarcıklar kuyruk geçirilmesi nedeniyle başlangıç değeri artış sonrasında çok daha kısa damla temsil dağınık kabarcıklar sıvı sonrasında Taylor kabarcık. Zaman kaydırma iki optik problar çıkışlar?...

Watch this Scientific Journal Video about Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow at JoVE.com

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

Bu el yazması itibariyle Yerel anlık konvektif ısı transfer katsayıları tek veya iki aşamalı boru akışı ölçme amaçlı yöntemleri açıklar. Uzunluğu ve sabit bir hızda hareket uzun (taş) hava kabarcığı yayılma hızı belirlemek için basit bir optik yöntem de sunulmaktadır.

Yerel anlık konvektif ısı transferi boru - tek ve iki aşamalı akış ölçümleri

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

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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

7.1K Görüntüleme.  Tel-Aviv University. Bu el yazması itibariyle Yerel anlık konvektif ısı transfer katsayıları tek veya iki aşamalı boru akışı ölçme amaçlı yöntemleri açıklar. Uzunluğu ve sabit bir hızda hareket uzun (taş) hava kabarcığı yayılma hızı belirlemek için basit bir optik yöntem de sunulmaktadır.

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

Echo Particle Image Velocimetry

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 Consequently, a prerequisite for understanding, predicting, and controlling fluid flows is the capability to measure the velocity field with adequate spatial and temporal resolution.2 For velocity measurements in optically opaque fluids or through optically opaque geometries, echo particle image velocimetry (EPIV) is an attractive diagnostic technique to generate "instantaneous" two-dimensional fields of velocity.3,4,5,6 In this paper, the operating protocol for an EPIV system built by integrating a commercial medical ultrasound machine7 with a PC running commercial particle image velocimetry (PIV) software8 is described, and validation measurements in Hagen-Poiseuille (i.e., laminar pipe) flow are reported.
For the EPIV measurements, a phased array probe connected to the medical ultrasound machine is used to generate a two-dimensional ultrasound image by pulsing the piezoelectric probe elements at different times. Each probe element transmits an ultrasound pulse into the fluid, and tracer particles in the fluid (either naturally occurring or seeded) reflect ultrasound echoes back to the probe where they are recorded. The amplitude of the reflected ultrasound waves and their time delay relative to transmission are used to create what is known as B-mode (brightness mode) two-dimensional ultrasound images. Specifically, the time delay is used to determine the position of the scatterer in the fluid and the amplitude is used to assign intensity to the scatterer. The time required to obtain a single B-mode image, t, is determined by the time it take to pulse all the elements of the phased array probe. For acquiring multiple B-mode images, the frame rate of the system in frames per second (fps) = 1/&delta;t. (See 9 for a review of ultrasound imaging.)
For a typical EPIV experiment, the frame rate is between 20-60 fps, depending on flow conditions, and 100-1000 B-mode images of the spatial distribution of the tracer particles in the flow are acquired. Once acquired, the B-mode ultrasound images are transmitted via an ethernet connection to the PC running the PIV commercial software. Using the PIV software, tracer particle displacement fields, D(x,y)[pixels], (where x and y denote horizontal and vertical spatial position in the ultrasound image, respectively) are acquired by applying cross correlation algorithms to successive ultrasound B-mode images.10 The velocity fields, u(x,y)[m/s], are determined from the displacements fields, knowing the time step between image pairs, &Delta;T[s], and the image magnification, M[meter/pixel], i.e., u(x,y) = MD(x,y)/&Delta;T. The time step between images &Delta;T = 1/fps + D(x,y)/B, where B[pixels/s] is the time it takes for the ultrasound probe to sweep across the image width. In the present study, M = 77[&mu;m/pixel], fps = 49.5[1/s], and B = 25,047[pixels/s]. Once acquired, the velocity fields can be analyzed to compute flow quantities of interest.

An echo particle image velocimetry (EPIV) system capable of acquiring two-dimensional fields of velocity in optically opaque fluids or through optically opaque geometries is described, and validation measurements in pipe flow are reported.

Parçacık Hızı Echo

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Mühendislik

Experimental Methodology for Estimation of Local Heat Fluxes and Burning Rates in Steady Laminar Boundary Layer Diffusion Flames

Modeling the realistic burning behavior of condensed-phase fuels has remained out of reach, in part because of an inability to resolve the complex interactions occurring at the interface between gas-phase flames and condensed-phase fuels. The current research provides a technique to explore the dynamic relationship between a combustible condensed fuel surface and gas-phase flames in laminar boundary layers. Experiments have previously been conducted in both forced and free convective environments over both solid and liquid fuels. A unique methodology, based on the Reynolds Analogy, was used to estimate local mass burning rates and flame heat fluxes for these laminar boundary layer diffusion flames utilizing local temperature gradients at the fuel surface. Local mass burning rates and convective and radiative heat feedback from the flames were measured in both the pyrolysis and plume regions by using temperature gradients mapped near the wall by a two-axis traverse system. These experiments are time-consuming and can be challenging to design as the condensed fuel surface burns steadily for only a limited period of time following ignition. The temperature profiles near the fuel surface need to be mapped during steady burning of a condensed fuel surface at a very high spatial resolution in order to capture reasonable estimates of local temperature gradients. Careful corrections for radiative heat losses from the thermocouples are also essential for accurate measurements. For these reasons, the whole experimental setup needs to be automated with a computer-controlled traverse mechanism, eliminating most errors due to positioning of a micro-thermocouple. An outline of steps to reproducibly capture near-wall temperature gradients and use them to assess local burning rates and heat fluxes is provided.

We describe the use of micro-thermocouples to estimate local temperature gradients in steady laminar boundary layer diffusion flames. By extension of the Reynolds Analogy, local temperature gradients can be further used to estimate the local mass burning rates and heat fluxes in such flames with high accuracy.

Sabit Laminer Sınır Tabaka Difüzyon Flames Yerel Isı eriticiler ve Yazma Oranları Tahmini Deneysel Metodoloji

Modeling the realistic burning behavior of condensed-phase fuels has remained out of reach, in part because of an inability to resolve the complex ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

Hibrid Sulandınlabilir Desenler Silindirik Yüzeylerde Pool-Kaynama Isı Transferinin Geliştirilmesi

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

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

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that characterize the transport phenomena in a rotating channel are identified via the parametric analysis of the momentum and energy equations referring to a rotating frame of reference. Based on these dimensionless flow equations, an experimental strategy that links the design of the test module, the experimental program and the data analysis is formulated with the attempt to reveal the isolated Coriolis-force and buoyancy effects on heat transfer performances. The effects of Coriolis force and rotating buoyancy are illustrated using the selective results measured from rotating channels with various geometries. While the Coriolis-force and rotating-buoyancy impacts share several common features among the various rotating channels, the unique heat transfer signatures are found in association with the flow direction, the channel shape and the arrangement of heat transfer enhancement devices. Regardless of the flow configurations of the rotating channels, the presented experimental method enables the development of physically consistent heat transfer correlations that permit the evaluation of isolated and interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on the heat transfer properties of rotating channels.

Here, we present an experimental method for decoupling the interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on full-field heat transfer distributions of a rotating channel.

Uncoupling Coriolis kuvveti ve tam-alan ısı üzerinde dönen yüzdürme etkileri dönen bir kanal özelliklerini aktarma

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

Testing the Heat Transfer Efficiency of a Finned-tube Heat Exchanger

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Heat exchangers transfer heat from one fluid to another fluid. Multiple classes of heat exchangers exist to fill different needs. Some of the most common types are shell and tube exchangers and plate exchangers1. Shell and tube heat exchangers use a system of tubes through which fluid flows1. One set of tubes contains the liquid to be cooled or heated, while the second set contains the liquid that will either absorb heat or transmit it1. Plate heat exchangers use a similar concept, in which plates are closely joined together with a small gap between each for liquid to flow1. The fluid flowing between the plates alternates between hot and cold so that heat will move into or out of the necessary streams1. These exchangers have large surface areas, so they are usually more efficient1.
The goal for this experiment is to test the heat transfer efficiency of a finned-tube heat exchanger (Figure 1) and compare it to the theoretical efficiency of a heat exchanger without fins. The experimental data will be measured for three different flow rates of monoethylene glycol (MEG). Two different water flow rates for each MEG flow rate will be used. Using the Wilson plot method the heat transfer coefficients will be determined from the experimental data. Additionally, the Reynold&#39;s number and the amount of heat transferred will be compared for flow with and without the fins to evaluate heat transfer efficiency.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10437/10437fig1.jpg" /> 
Figure 1: Finned-tube Heat Exchanger. 1) MEG outlet temperature 2) water inlet temperature 3) MEG inlet temperature 4) water outlet temperature 5) water meter 6) MEG accumulation sight glass/cylinder.

Heat Transfer Efficiency Test of a Finned-tube Heat Exchanger

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Heat exchangers transfer ...

Education

JoVE Science Education

Kimya Mühendisliği

Piping Networks and Pressure Losses

Source: Alexander S Rattner, Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
This experiment introduces the measurement and modeling of pressure losses in piping networks and internal flow systems. In such systems, frictional flow resistance from channel walls, fittings, and obstructions causes mechanical energy in the form of fluid pressure to be converted to heat. Engineering analyses are needed to size flow hardware to ensure acceptable frictional pressure losses and select pumps that meet pressure drop requirements.
In this experiment, a piping network is constructed with common flow features: straight lengths of tubing, helical tube coils, and elbow fittings (sharp 90&#176; bends). Pressure loss measurements are collected across each set of components using manometers - simple devices that measure fluid pressure by the liquid level in an open vertical column. Resulting pressure loss curves are compared with predictions from internal flow models.

Pressure Losses in Piping Networks and Internal Flow Systems

Source: Alexander S Rattner, Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
This experiment ...

Makine Mühendisliği

Quenching and Boiling

Source: Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari, and Mahdi Nabil; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
Controlled heating followed by rapid cooling is an important element of many materials processing applications. This heat-treating procedure can increase material hardness, which is important for cutting tools or surfaces in high wear environments. The rapid cooling stage is called quenching, and is often performed by immersing materials in a fluid bath (often water or oil). Quenching heat transfer can occur due to forced convection - when the action of rapidly moving material through coolant drives the heat transfer process, and due to free convection - when the reduced density of hot fluid near the material surface causes buoyancy-driven circulation and heat transfer. At high material temperatures, the coolant can boil, leading to increased heat transfer effectiveness. However, when extremely hot materials are quenched, they can be blanketed in relatively low thermal conductivity coolant vapor, leading to poor heat transfer.
In this experiment, quenching heat transfer will be measured for a heated copper cylinder, which is representative of small heat-treated parts. The transient sample temperature profile will be measured during quenching and compared with theoretical results for free convection heat transfer. Boiling phenomena will also be investigated qualitatively.

Quenching, Boiling, Convection and Nusselt Number

Source: Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari, and Mahdi Nabil; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, ...

Heat Exchanger Analysis

Source: Alexander S Rattner and Christopher J Greer; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
Heat exchangers transfer thermal energy between two fluid streams, and are ubiquitous in energy systems. Common applications include car radiators (heat transfer from hot engine coolant to surrounding air), refrigerator evaporators (air inside refrigerator compartment to evaporating refrigerant), and cooling towers in power plants (condensing steam to evaporating water and ambient air). The objective of this experiment is to introduce experimental measurement (rating) and modeling procedures for heat exchangers.
In this experiment, a water-to-water tube-in-tube heat exchanger will be constructed, and evaluated. Temperature and flow rate measurements will be employed to determine the heat transfer rate (Q) and overall conductance (UA). The measured heat exchanger UA will be compared with predicted values for the geometry and operating conditions.

Rating and Modeling Procedures for Heat Exchangers

Source: Alexander S Rattner and Christopher J Greer; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, ...

Measuring Turbulent Flows

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
Turbulent flows exhibit very high frequency fluctuations that require instruments with high time-resolution for their appropriate characterization. Hot-wire anemometers have a short enough time-response to fulfill this requirement. The purpose of this experiment is to demonstrate the use of hot-wire anemometry to characterize a turbulent jet.
In this experiment, a previously calibrated hot-wire probe will be used to obtain velocity measurements at different positions within the jet. Finally, we will demonstrate a basic statistical analysis of the data to characterize the turbulent field.

Measuring Turbulent Flows Using Hot-Wire Anemometers

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
Turbulent flows ...

Mass Conservation and Flow Rate Measurements

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
The purpose of this experiment is to demonstrate the calibration of a flow passage as a flowmeter using a control volume (CV) formulation [1, 2]. The CV analysis focuses on the macroscopic effect of flow on engineering systems, rather than the detailed description that could be achieved with a detailed differential analysis. These two techniques should be considered complementary approaches, as the CV analysis will give the engineer an initial basis on which route to pursue when designing a flow system. Broadly speaking, a CV analysis will give the engineer an idea of the dominant mass exchange in a system, and should ideally be the initial step to take before pursuing any detailed design or analysis via differential formulation.
The main principle behind the CV formulation for mass conservation is to replace the details of a flow system by a simplified volume enclosed in what is known as the control surface (CS). This concept is imaginary and can be defined freely to cleverly simplify the analysis. For instance, the CS should &#39;cut&#39; inlet and outlet ports in a direction perpendicular to the dominant velocity. Then, the analysis would consist of finding the balance between the net mass flux through the CS and the rate of change of mass inside the CV. This technique will be demonstrated with the calibration of a smooth contraction as a flowmeter.

Control Volume Analysis for Mass Conservation and Calibration of a Flow Passage

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
The purpose of ...