JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

نقدم هنا، أسلوب تجريبي لفصل قوة كوريوليس مترابطة وآثار الطفو بالتناوب على توزيعات نقل الحرارة حقل كامل من قناة الدورية.

Abstract

ويقترح طريقة تجريبية لاستكشاف خصائص نقل الحرارة من قناة محوريا الدورية. يتم تحديد معلمات التدفق الإدارة التي تتسم بها الظواهر النقل في قناة الدورية عن طريق تحليل بارامتريه لمعادلات الزخم والطاقة مشيراً إلى إطار مرجعي لتناوب. استناداً إلى هذه المعادلات التدفق دون أبعاد، استراتيجية تجريبية تربط تصميم اختبار الوحدة النمطية، وضعت البرنامج التجريبي وتحليل البيانات بمحاولة للكشف عن قوة كوريوليس معزولة وآثار الطفو على الحرارة نقل العروض. يتم توضيح آثار قوة كوريوليس وتناوب الطفو استخدام نتائج انتقائية يقاس من القنوات مع مختلف الهندسات بالتناوب. بينما قوة كوريوليس والآثار الدورية الطفو سمات مشتركة عدة بين مختلف القنوات الدورية، تواقيع نقل الحرارة فريدة موجودة في الرابطة مع اتجاه تدفق وشكل القناة والترتيب للحرارة نقل أجهزة تعزيز. بغض النظر عن التكوينات تدفق القنوات الدورية، الأسلوب التجريبي قدم يتيح تنمية الحرارة تتسق فعلياً نقل الترابطات التي تسمح بتقييم قوة كوريوليس المعزولة والمترابطة و آثار الطفو بالتناوب على الحرارة نقل خصائص القنوات بالتناوب.

Introduction

بينما تملي القوانين دينامي حراري تحسين طاقة محددة والكفاءة الحرارية لمحرك التوربينات الغازية برفع درجة حرارة دخول التوربينات، عدة مكونات المحرك الساخن، مثل ريش التوربينات، وهم عرضه للضرر الحراري. تبريد داخلي من [روتور توربينات الغاز يسمح بدرجة حرارة دخول توربينات التي تتجاوز حدود درجة حرارة مقاومة زحف المواد بليد. ومع ذلك، يجب أن تمتثل التكوينات لقنوات التبريد الداخلية الشخصية بليد. على وجه الخصوص، يدور المبرد داخل ال [روتور. مع مثل هذه الظروف الحرارية القاسية ل [روتور تشغيل توربينات الغاز، نظام تبريد بليد فعال أمر حاسم لضمان سلامة البنية. وهكذا، خصائص نقل الحرارة المحلية لقناة الدورية الهامة للاستخدام الكفء لتدفق سائل التبريد المحدودة المتاحة. الحصول على بيانات نقل الحرارة مفيدة قابلة للتطبيق في تصميم الممرات الداخلية المبرد في ظروف واقعية محرك من الأهمية بمكان عندما تم تطوير طريقة تجريبية لقياس خصائص نقل الحرارة محاكاة لتبريد المرور داخل [روتور توربينات الغاز.

التناوب بسرعة فوق 10000 لفة في الدقيقة يغير إلى حد كبير أداء قناة الدورية داخل [روتور توربينات غاز التبريد. تحديد شروط المحرك لقناة الدورية فيجوز استخدام قانون التشابه. بالتناوب، ويمكن كشف أبعاد المجموعات التي تتحكم بظواهر النقل داخل قناة إشعاعيا الدورية باشتقاق معادلات التدفق بالنسبة إلى إطار مرجعي لتناوب. استمدت موريس1 معادلة التدفق بالنسبة إلى إطار مرجعي الدورية كالمحافظة على زخم:

figure-introduction-1367(1)

في المعادلة (1)، وسرعة السائل المحلي،، v̄مع ناقل الموضع، يتأثر، r̄بالنسبة إلى إطار مرجعي بالتناوب في السرعة الزاوية، ω، تسارع كوريوليس من 2 (ω×v̄)، حيث قوة الطفو المركزي decoupled، β(تي-تيالمرجع) (ω×ω×r̄)، التدرج مدفوعة بيزو-مقياس الضغط، figure-introduction-1812 ، ولزوجة ديناميكية السوائل، ν. كثافة السائل المشار إليه، ρref، يشار إلى درجة حرارة مرجعية معرفة مسبقاً السوائل تيالمرجع، ونموذجي لدرجة الحرارة المحلية السوائل السائبة للتجارب. إذا كان لا يكاد لا رجعة فيه تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية، يتم تقليل في معادلة حفظ الطاقة إلى:

figure-introduction-2245(2)

الفصل الدراسي الأول من المعادلة (2) هو الحصول على علاج حراري محددة يجب أن تكون متصلة مباشرة إلى حرارة السوائل المحلية T، عن طريق الحرارة النوعية المستمرة، جف. اضطراب كثافة السوائل الناجمة عن التفاوت في درجة حرارة السوائل في قناة الدورية ساخنة يوفر تأثيراً كبيرا على حركة السوائل عند أنها تقيم صلات مع المركزي تسارع في سرعة السوائل من المعادلة (1)، و تقترن حقول الحرارة في قناة محوريا الدورية. أيضا، كوريوليس والتسارع المركزي تختلف في نفس الوقت كما يتم ضبط سرعة التناوب. وهكذا، تقترن بطبيعة الحال آثار قوة كوريوليس وتناوب الطفو في مجالات سرعة السائل ودرجة الحرارة.

المعادلات (1) و (2) في النماذج هو الكشف عن معلمات التدفق التي تحكم الحراري الحرارة في قناة الدورية. مع تدفق حرارة أساسا موحدا المفروضة على قناة الدورية، درجة الحرارة المحلية السوائل السائبة، تيب، يزيد خطيا في اتجاه ستريمويسي، ق، من مستوى مدخل مرجع، تيref. درجة الحرارة المحلية السوائل السائبة يتحدد تيref + τs، حيث τ هو التدرج في درجة حرارة السوائل السائبة في اتجاه التدفق. استبدال معلمات هو التالي:

figure-introduction-3470(3)

figure-introduction-3567(4)

figure-introduction-3664(5)

figure-introduction-3761(6)

figure-introduction-3858(7)

في المعادلات (1) و (2)، حيثما الخامسيعني، N و d على التوالي الوقوف لتدفق متوسط من خلال السرعة وسرعة التناوب وقناة قطر الهيدروليكية، يتم اشتقاق المعادلات هو تدفق الطاقة والزخم ك المعادلات (8) و (9) على التوالي.

figure-introduction-4231(8)

figure-introduction-4328(9)

ومن الواضح أن η في المعادلة (9) دالة الطاقة المتجددةو عماني بو = βτdR2ريال عماني، الذي يشار إليه على التوالي أرقام رينولدز، والتناوب والطفو. رقم روسبي الذي يحدد النسبة بين القصور الذاتي وقوى كوريوليس يساوي عدد تناوب معكوس في المعادلة (8).

عندما يتم حساب Tب Tref + τs في قناة الدورية خاضعة لتدفق حرارة موحدة، يمكن تقييم قيمة τ بدلاً من ذلك فاءو/(mCpL) في أي Q و، m و L هي طاقة التدفئة الحراري، ومعدل التدفق الجماعي المبرد وقناة الطول، على التوالي. وهكذا، درجة الحرارة دون أبعاد معظم السوائل المحلية، ηب، يساوي s/د وهو درجة حرارة الجدار القناة، ηث، غلة [(تيدبليو-بتي )/Qو] [mCp] [ل/د] +s/د. مع معدل نقل الحرارة الحمل الحراري ويعرف Qو/(تيدبليو-تيب)، أن الفرق هو درجة حرارة الجدار للسوائل، ηث-ηب، للتحويل إلى الرقم نوسيلت المحلي عن طريق المعادلة (10) في أي ζ وظيفة الشكل هو تدفئة منطقة ومنطقة القناة المقطعية.

figure-introduction-5765(10)

مع مجموعة من الهندسات المعرفة مسبقاً وشروط الحدود هيدرودينامية والحرارية، تعتبر هذه المجموعات هو السيطرة على عدد نوسيلت المحلية من قناة الدورية:

figure-introduction-6038(11)

figure-introduction-6138(12)

figure-introduction-6238(13)

مع الاختبارات التجريبية، تعديل السرعة، N، بالتناوب ل متفاوتة ريال عماني لإنشاء نقل الحرارة في مختلف نقاط القوة من قوي كوريوليس حتما تغيير البيانات المركزي تسارع، ومن ثم، القوة النسبية تناوب الطفو. وعلاوة على ذلك، مجموعة من الحرارة نقل البيانات التي تم جمعها من قناة الدورية دائماً رهنا بدرجة محدودة من تأثير الطفو بالتناوب. الكشف عن الآثار الفردية لقوة كوريوليس والطفو على نقل الحرارة يتطلب أداء قناة الدورية فصل آثار رو و بو على خصائص نو عن طريق إجراء معالجة البيانات بعد ذلك هو شامل في الطريقة التجريبية الحالية.

يمكن أن تحدد شروط تدفق مشغل ومختبر لقناة الدورية داخل [روتور توربينات الغاز بنطاقات Re، Ro وبو. محرك نموذجية شروط التبريد التدفق من خلال [روتور توربينات الغاز، فضلا عن التشييد وتدشين مرفق الاختبار الدورية التي يسمح بالتجارب التي يتعين القيام بها القرب من الظروف الفعلية محرك وأبلغت موريس2 . استناداً إلى شروط محرك واقعية ملخصة بحسب موريس2، الرقم 1 بنيات ظروف التشغيل واقعية فيما يتعلق بنطاقات الطاقة المتجددةو عماني بو لقناة مبرد الدورية في [روتور توربينات الغاز. في الشكل 1، والإشارة إلى حالة أسوأ في محرك يشار إلى المحرك حالة تشغيل في الدوار سرعة أعلى وأعلى نسبة كثافة. في الشكل 1، تخرج بالحد الأدنى ومحرك أسوأ ظروف التشغيل على التوالي سرعات أدنى وأعلى محرك. أنه من الصعب للغاية قياس توزيع نو كامل الحقل قناة تتولى تشغيل بسرعة محرك حقيقي بين 5000 و 20000 لفة في الدقيقة. ومع ذلك، استناداً إلى قانون التشابه، التجارب المختبرية على نطاق أجريت في انخفاض الدورية بسرعة ولكن مع عدة محاولات لتوفير تغطية كاملة للنطاقات Reو عماني بو المحرك الحقيقي. كطريقة تجريبية مبتكرة، اعتمد "المضيف ناسا" برنامج3،4،،من56 اختبارات الضغط العالي لزيادة كثافة السوائل في إعادة المعرفة مسبقاً في من أجل توسيع نطاق رو بتقليل سرعة السائل يعني. وفي هذا الصدد، هي المتعلقة بعلاقات محددة بين الطاقة المتجددةو عماني بو لغاز مثالية بالغاز ثابت، صج، واللزوجة، μ، ك:

figure-introduction-8598(14)

figure-introduction-8698(15)

لإحضار الظروف المختبرية إلى المراسلات الاسمية مع ظروف محرك ينظر في الشكل 1، التناوب سرعة، N، المبرد الضغط، ف، قناة قطر الهيدروليكية، د، بالتناوب نصف قطرها، R، و الفرق في درجة الحرارة الجدار للسوائل، تيدبليو-تيب، تحتاج إلى مراقبة لمطابقة النطاقات Reو عماني بو واقعية. ومن الواضح أن أحد النهج الأكثر فعالية لتوسيع نطاق رو زيادة قطر قناة الهيدروليكية، كما يتناسب مع مد2 ريال عماني . كما اختبار نقل الحرارة المختبرية في واقعي ن صعب للغاية، ضغط المبرد، ف، أسهل من الناحية الفنية تثار لتوسيع نطاق رو ؛ حتى لو ريال عماني لا يتناسب مع ف. استناداً إلى هذه الخلفية النظرية، فلسفة التصميم الطريقة التجريبية الحالية زيادة ريال عماني عن طريق الضغط على القناة الاختبار الدورية باستخدام قطر الهيدروليكية قناة الأقصى المسموح به لتناسب تلاعب الدورية. بعد زيادة نطاق رو ، بو هو بناء على ذلك توسيع النطاق كما يتناسب مع رو2 بو . في الشكل 1، هي أيضا شروط الاختبار المعملية المعتمدة لتوليد البيانات نقل الحرارة بالتناوب قنوات شملت3،،من45،،من67 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29-كما هو مبين في الشكل 1، تغطية ظروف واقعية محرك بيانات نقل الحرارة المتاحة لا تزال محدودة، خاصة بالنسبة لمجموعة بو المطلوبة. الفتح ورموز الصلبة الملونة هو مبين في الشكل 1 هي تجارب نقل الحرارة مدببة وكامل الحقل، على التوالي. كما جمعت في الشكل 1، معظم الحرارة نقل البيانات مع تطبيقات التبريد بتوربينات الغاز الدوار ريش1،2،3،،من45، 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 نقطة القياسات باستخدام الأسلوب الحرارية. آثار الجدار التوصيل على قياس الجدار موصلة الحرارة التمويه، ودرجات الحرارة في السوائل ذات جدران واجهات تقوض نوعية الحرارة نقل البيانات المحولة من القياسات الحرارية. أيضا، أن الحرارة نقل القياسات1،2،3،4،5،،من67، 8،9،10،11،،من1213،،من1415 , 16 , 17 , 18 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 باستخدام الأسلوب الحرارية لا يمكن الكشف عن التغيرات نقل الحرارة ثنائي الأبعاد على سطح الدورية. مع هذا الأسلوب التجريبي29،30،31،32، جائز الكشف عن كامل الحقل نوسيلت رقم التوزيعات عبر الجدار قناة الدورية. تقليل تأثير التوصيل الجدار باستخدام 0.1 مم سميكة رقائق الفولاذ المقاوم للصدأ مع أرقام بيو >> 1 لتوليد طاقة التدفئة بواسطة الأسلوب التجريبي الحالي يسمح التوصيل الحرارة أحادي الأبعاد من إحباط تدفئة لتدفق سائل التبريد. على وجه الخصوص، الحصول على الحرارة كامل-حقل نقل البيانات التي تنطوي على آثار رو و بو لا يجوز استخدام تقنية الكريستال السائل عابرة والطريقة الحرارية. مع الحالي الكريستال السائل في حالة مستقرة الحراري وأسلوب19، تعطيل نطاق درجة الحرارة قابلة للكشف من 35-55 درجة مئوية توليد الحرارة نقل البيانات مع نسب كثافة واقعية.

استخدام معلمات التدفق الحراري الحرارة في قناة تتولى الإدارة لإثبات أن التغطية الكاملة لظروف واقعية محرك ينظر في الشكل 1 ، لم يتحقق بعد، لذلك الحاجة إلى اكتساب الحرارة كامل-حقل نقل البيانات في وتم حث ظروف واقعية المحرك بشكل مستمر. الأسلوب التجريبي الحالي يتيح توليد نقل الحرارة الميداني الكامل مع قوة كوريوليس والطفو بالتناوب آثار الكشف عن. البروتوكولات تهدف إلى مساعدة المحققين لوضع استراتيجية تجريبية ذات صلة بقياس نقل واقعية كاملة-ميدان الحرارة قناة الدورية. جنبا إلى جنب مع أسلوب تحليل بارامتريه فريدة للطريقة التجريبية الحالية، يسمح بتوليد الحرارة نقل الارتباط لتقييم آثار رو و بو المعزولة والمترابطة على نو .

المادة يوضح طريقة تجريبية تهدف إلى توليد الحرارة ثنائي الأبعاد نقل البيانات من قناة الدورية مع تدفق ظروف مماثلة لظروف محرك توربين الغاز واقعية ولكن يعمل بسرعات الدورية أقل بكثير في المختبرات. الطريقة التي وضعت لتحديد سرعة التناوب وقطر قناة اختبار هيدروليكية والمجموعة من الاختلافات في درجة الحرارة الجدار إلى سائل للحصول على نقل الحرارة هو توضيح البيانات في ظروف واقعية محرك في المقدمة. اختبارات المعايرة فقدان الحرارة اختبارات المعايرة للنظام الحراري والأشعة تحت الحمراء، وتظهر عملية تلاعب اختبار نقل الحرارة الدورية. العوامل التي تسبب عدم اليقين كبيرة للحرارة تحويل القياسات وإجراءات فصل كوريوليس-القوة وآثار الطفو على خصائص نقل الحرارة من قناة الدورية موصوفة في المادة مع انتقائية النتائج لإثبات هذا الأسلوب التجريبي.

Protocol

ملاحظة: تفاصيل تناوب مرافق الاختبار والحصول على البيانات، وتجهيز البيانات ونقل الحرارة اختبار الوحدة النمطية محاكاة قناة تبريد داخلية [روتور توربينات الغاز في أعمالنا السابقة يعمل29،30،31 ،32.

1-إعداد اختبارات نقل الحرارة

  1. صياغة الشروط التجريبية من حيث إعادةو ريال عماني بو من ظروف العملية المستهدفة [روتور توربينات الغاز.
  2. تحديد ن، ف، د، R، و Tw -تيب اللازمة للحصول على إعادةاختبارها و ريال عماني و بو استخدام المعادلات (14) و (15).
  3. إعادة تعريف إعادةالاستهداف و عماني و بو إذا ن، ف، د، R، و Tw -تيب تجاوز حد مرافق تجريبية.
  4. تصميم وبناء وحدة اختبار نقل الحرارة المحجمة محاكاة قناة التبريد داخلي عملي في بليد2دوار توربينات الغاز.

2-تحديد معامل الإشعاع الحراري للنظام الحراري والأشعة تحت الحمراء

  1. تثبيت الحرارية محسوبة على الجانب الخلفي من إحباط الممسوحة ضوئياً الفولاذ المقاوم للصدأ التدفئة.
  2. رش طبقة رقيقة من الطلاء الأسود على إحباط تدفئة الفولاذ المقاوم للصدأ تفحص بواسطة كاميرا الأشعة تحت الحمراء.
  3. إنشاء حقول التدفق متناظرة على كلا الجانبين من رقائق الفولاذ المقاوم للصدأ تدفئة بوضع إحباط الفولاذ المقاوم للصدأ رقيقة رأسي في الفضاء مع تدفقات الحمل الحراري الحر على الجانبين من إحباط تدفئة الرأسي.
  4. تغذية طاقة التدفئة الكهربائية من خلال إحباط تدفئة وقياس درجات الحرارة في نفس الوقت بالنظام الحراري والأشعة تحت الحمراء والحرارية من شاشة الكمبيوتر في حالة مستقرة.
  5. كرر الخطوة 2، 4 على الأقل أربع مرات استخدام مرتفعة القوى سخان. تأكد من أن درجات الحرارة الجدار المقابلة لسلطات سخان المستخدمة من قبل الخطوات 2.3 و 2.4 تغطي مجموعة تيدبليو تحددها في الخطوة 1.2.
  6. حساب قيم Twالممسوحة ضوئياً بالنظام الحراري والأشعة تحت الحمراء باستخدام عدد من معاملات اﻻبتعاثية الحراري الانتقائي للبرنامج الذي يقوم بتحويل إشارات الأشعة تحت الحمراء إلى بيانات درجة الحرارة.
  7. مقارنة البيانات تيث تقاس الحرارية معايرة والنظام الحراري والأشعة تحت الحمراء في الموقع تناظر الحرارية الموضعية مع الانحرافات المعيارية تقييمها.
  8. تحديد معامل الإشعاع الحراري مع الانحراف المعياري الحد الأدنى يحدده خطوة 2.7.
  9. تحديد الخطأ الدقة القصوى للنظام الحراري والأشعة تحت الحمراء باستخدام معامل الإشعاع الحراري يحدده خطوة 2.8.

3. ديناميكية التوازن تلاعب بالتناوب

  1. قم بتثبيت وحدة اختبار نقل الحرارة، وكاميرا الأشعة تحت الحمراء، والإطار تغليف وجميع الملحقات على تلاعب الدورية.
  2. ضبط الوزن ورائه تدريجيا حتى تشغيل حالة تلاعب الدورية يستوفي الحد الذبذبات لقياسات حرارية الأشعة تحت الحمراء معرض الصورة الحرارية مستقرة على شاشة الكمبيوتر.

4-تقييم معاملات فقدان الحرارة

  1. سد القناة المبرد من الوحدة النمطية اختبار نقل الحرارة مع مواد العزل الحراري.
  2. تثبيت الوحدة النمطية اختبار شغلها على منصة الاختبار الدورية بتركيب الوحدة النمطية اختبار على منصة الدورية وتوصيل إمدادات الطاقة مسخن وجميع الكابلات مفيدة.
  3. تفعيل نظام الحصول على البيانات المسح الضوئي الزمانية تباين Tw في تدفئة سلطة حتى حالة مستقرة الشرط. التأكد من أن الزمانية اختلافات تيدبليو خلال عدة عمليات التفحص المتعاقبة هي أقل من +0.3 ك في كل حالة حالة ثابتة.
  4. تسجيل الطاقة مسخن وحالة ثابتة Tw البيانات ودرجة الحرارة المحيطة المقابلة، تي∞.
  5. كرر الخطوات 4، 3 و 4-4 على الأقل خمس مرات استخدام تدفئة مختلف القوى بسرعة الدورية ثابتة.
  6. كرر الخطوات من 4.2 4.4 مع سرعات الدورية خمسة على الأقل. ضمان أن يشمل نطاق اختبار سرعة تناوب جميع قيم N تحددها في الخطوة 1.2.
  7. كرر الخطوات 4، 4، 3-6 باتجاه الدورية معكوسة.
  8. بناء قطع الجريان فقدان الحرارة ضد الفرق في درجة الحرارة الجدار إلى المحيط بكل سرعة التناوب.
  9. ربط معاملات فقدان الحرارة كمهام الفرق في درجة الحرارة الجدار إلى المحيط، بالتناوب سرعة واتجاه دوران.
  10. إدراج ارتباط فقدان الحرارة في البرنامج وظيفة البيانات العملية للمحاسبة نو .

5-الأساس اختبارات نقل الحرارة

  1. إجراء اختبارات نقل الحرارة في استهداف أرقام رينولدز صفر سرعة التناوب (Ro = N = 0) عن طريق تغذية تدفقات المبرد وصلاحيات سخان لاختبار الوحدة النمطية. كفالة يتم ضبط معدل التدفق الجماعي المبرد التي تم توفيرها باستمرار بغية مراقبة عدد رينولدز في تدفق دخول الطائرة بقيمة الاستهداف.
  2. تسجيل جميع البيانات الأولية ذات الصلة، بما في ذلك حالة ثابتة الجدار درجات الحرارة، ودرجات حرارة السوائل، سخان سلطات وضغوط التدفق والضغوط المحيطة ودرجات الحرارة، لتجهيز البيانات اللاحقة.
  3. تقييم الأرقام نوسيلت المحلية، وبلغ متوسط المساحة (نو0) على جدران القناة ثابتة تم مسحها ضوئياً.

6-اختبارات نقل الحرارة بالتناوب

  1. قم بتثبيت برنامج الرصد المباشر لمراقبة ظروف الاختبار في إعادة الاستهداف و ريال عماني.
  2. تغذية المبرد قياس معدل التدفق الجماعي، وضغط تدفق الهواء، وتناوب السرعة ودرجة حرارة السوائل عند مدخل القناة في برنامج الرصد لحساب الفورية Re و ريال عماني.
  3. تسجيل جميع البيانات الأولية ذات الصلة، مثل تناوب السرعة، الطاقة مسخن، وتدفق الهواء والضغوط المحيطة، فضلا عن الجدار والسوائل في درجات الحرارة لتجهيز البيانات اللاحقة بعد راضية حالة حالة ثابتة محددة مسبقاً.
  4. كرر الخطوات من 6.2 و 6-3 مع أربعة على الأقل تصاعدي أو تنازلي القوى سخان في مجموعة ثابتة Re وريال عماني. ضمان أن سقوط الطاقة المتجددة و عماني الاختبار داخل ± 1% الاختلافات من القيم المستهدفة عن طريق ضبط سرعة التناوب أو معدل التدفق الجماعي المبرد أو كليهما.
  5. تكفل باستمرار أداء الاختبارات نقل الحرارة في كل مجموعة ثابت الطاقة المتجددة و ريال عماني مع سلطات مختلفة سخان كما وضع الطفو الناجمة عن التدفقات يرتبط مع "التاريخ" من تطوير تدفق.
  6. كرر الخطوات من 6-4 و 6.5 مع أربعة أو خمسة استهداف رينولدز الأرقام (Re) في عدد دوران ثابت (Ro). كفالة يتم ضبط سرعة التناوب على النحو المناسب في كل اختبار إعادة التحكم Re ورو في استهداف القيم داخل ± 1% الاختلافات.
  7. كرر الخطوة 6، 6 باستخدام أربع أو خمس استهداف تناوب الأرقام (Ro).
  8. كرر الخطوات من 6.2 إلى 6.7 بعكس اتجاه الدورية.
  9. تقييم الأرقام نوسيلت المحلية، وبلغ متوسط المساحة (نو) على جدران القناة الدورية الممسوحة ضوئياً باستخدام برنامج معالجة البيانات وظيفة.

7-حدودي التحليل

  1. الربط بين الأرقام نوسيلت بلغ متوسط المساحة (نو0) التي تم جمعها من قناة ثابت في وظائف عدد رينولدز.
  2. تقييم كامل-الميدان المحلي نو/اختبار نسبنو0 في كل ثابت Re وريال عماني مع منطقة المتوسط نوبحساب نسبنو0 .
  3. التحقق من مدى انطباق عزل تأثير إعادة بالتآمر المحلي وبلغ متوسط المساحة نو/نو0 النسب التي تم الحصول عليها مع مختلف Re لكن في مطابقة ريال عماني.
  4. الكشف عن آثار معزولة بالتناوب الطفو في خصائص نقل الحرارة من قناة الاختبار الدورية برسم منطقة المتوسط نو/نو0 النسب التي تم جمعها في نفس ريال عماني مع مختلف Re ضد نسبة بو أو الكثافة (Δρ/ρ). ضمان اختيار الأفضل من بو أو Δρ/ρ لبناء هذا النوع من الأرض للحصول على اتجاه البيانات متسقة مع هيكل وظيفي بسيط للحرارة نقل الارتباط.
  5. استقراء كل نو/الاتجاهنو0 بيانات جمعت في ثابت ريال عماني لكن مختلفة إعادة داخل الشرط يحد من بو→0 أو Δρ/ρ→0.
  6. جمع جميع المستنتجة نو/نو0 نتائج مع بو→0 أو Δρ/ρ→0 في كل اختبار ريال عماني.
  7. ارسم المستنتجة نو/نتائجنو0 مع التفاعل الطفو اختفت ضد ريال عماني الكشف عن كوريوليس أونكوبليد قوة الآثار على خصائص نقل الحرارة.
  8. الربط بين نتائج الاختبار جمعتها خطوات 7.4 و 7.7 في وظائف ريال عماني و بو.

النتائج

تتم مقارنة ظروف التشغيل واقعية للتدفقات الداخلية المبرد داخل شفرة توربينات الغاز تناوب فيما يتعلق الطاقة المتجددةو عماني بو مع الظروف المختبرية تمت مضاهاتها في الشكل 1. وتقع نقاط البيانات في ظروف واقعية المحرك باستخدام الأسلوب التجريبي هذا تلخيص في البروت...

Discussion

بينما يتم الكشف عن درجات الحرارة اندوال من قناة الدورية من خلال نظام الحراري والأشعة تحت حمراء، يتم قياس درجات حرارة السوائل بواسطة المزدوجات الحرارية. كما يدفع المجال المغناطيسي بديلة لموتور التيار المتردد الذي يدفع إلى تلاعب الدورية القدرة الكهربائية للتدخل في القياسات الحرارية، يجب ...

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

الأعمال البحثية الحالية كان ماليا من وزارة العلوم والتكنولوجيا في تايوان تحت رعاية منح مجلس الأمن القومي 94-2611-ه-022-001، مجلس الأمن القومي 95-2221-ه-022-018، مجلس الأمن القومي 96-2221-ه-022-015MY3 والأمن القومي 97-2221-E-022-013-MY3.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Rotating test rigIn-house madeDesign by this research group
Heat transfer test moduleIn-house madeDesign by this research group
Mass flow meterEldride Product, Inc.3100301-01-01
359-1007
Infrared thermography systemNEC P384A-83100401-04
3127A-4
Instrumentation slip ringMichigan Scientific SR36M3100506-62
3553-372

References

  1. Morris, W. D. . Heat transfer and fluid flow in rotating coolant channels. , ISBN 0471101214 (1981).
  2. Morris, W. D. A rotating facility to study heat transfer in the cooling passage of turbine rotor blades. Journal of Power and Energy. 210 (1), 55-63 (1996).
  3. Wagner, J. H., Johnson, B. V., Graziani, R. A., Yeh, F. C. Heat transfer in rotating passages with smooth walls and radially outward flow. ASME Journal of Turbomachinery. 113 (1), 42-51 (1991).
  4. Wagner, J. H., Johnson, B. V., Kopper, F. C. Heat transfer in rotating serpentine passages with smooth walls. ASME Journal of Turbomachinery. 113 (3), 321-330 (1991).
  5. Wagner, J. H., Johnson, B. V., Steuber, G. D., Yeh, F. C. Heat transfer in rotating serpentine passages with trips normal to the flow. ASME Journal of Turbomachinery. 114 (4), 847-857 (1992).
  6. Johnson, B. V., Wagner, J. H., Steuber, G. D., Yeh, F. C. Heat transfer in rotating serpentine passages with selected model orientations for smooth or skewed trip walls. ASME Journal of Turbomachinery. 116 (4), 738-744 (1992).
  7. Hwang, G. J., Tzeng, S. C., Mao, C. P., Soong, C. Y. Heat transfer in a radially rotating four-pass serpentine channel with staggered half-v rib turbulators. ASME Journal of Heat Transfer. 123 (1), 39-50 (2001).
  8. Azad, G. S., Uddin, M. J., Han, J. C., Moon, H. K., Glezer, B. Heat transfer in a two-pass rectangular rotating channel with 45-deg angled rib turbulators. ASME Journal of Turbomachinery. 124 (2), 251-259 (2002).
  9. Griffith, T. S., Al-Hadhrami, L., Han, J. C. Heat transfer in rotating rectangular cooling channels (AR=4) with angled ribs. ASME Journal of Heat Transfer. 124 (4), 617-625 (2002).
  10. Al-Hadhrami, L., Griffith, T. S., Han, J. C. Heat transfer in two-pass rotating rectangular channels (AR=2) with five different orientations of 45 deg V-shaped rib turbulators. ASME Journal of Heat Transfer. 125 (2), 232-242 (2003).
  11. Chang, S. W., Liou, T. M., Hung, J. H., Yeh, W. H. Heat transfer in a radially rotating square-sectioned duct with two opposite walls roughened by 45 deg staggered ribs at high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 129 (2), 188-199 (2007).
  12. Zhou, F., Lagrone, J., Acharya, S. Internal cooling in 4:1 AR passages at high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 129 (12), 1666-1675 (2007).
  13. Liu, Y. H., Huh, M., Han, J. C., Chopra, S. Heat transfer in a two-pass rectangular channel (AR=1:4) under high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 130 (8), (2008).
  14. Chang, S. W., Liou, T. M., Chiou, S. F., Chang, S. F. Heat transfer in high-speed rotating trapezoidal duct with rib-roughened surfaces and air bleeds from the wall on the apical side. ASME Journal of Heat Transfer. 130 (6), (2008).
  15. Wright, L. M., Liu, Y. H., Han, J. C., Chopra, S. Heat transfer in trailing edge, wedge-shaped cooling channels under high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 130 (7), 1-11 (2008).
  16. Liou, T. M., Chen, M. Y., Tsai, M. H. Fluid flow and heat transfer in a rotating two-pass square duct with in-line 90-deg ribs. ASME Journal of Turbomachinery. 124 (2), 260-268 (2002).
  17. Chang, S. W., Liou, T. M., Yang, T. L., Hong, G. F. Heat transfer in radially rotating pin-fin channel at high rotation numbers. ASME Journal of Turbomachinery. 132 (2), (2010).
  18. Rallabandi, A., Lei, J., Han, J. C., Azad, S., Lee, C. P. Heat transfer measurements in rotating blade-shape serpentine coolant passage with ribbed walls at high Reynolds numbers. ASME Journal of Turbomachinery. 136 (9), (2014).
  19. Mayo, I., Arts, T., Ahmed, E. H., Parres, B. Two-dimensional heat transfer distribution of a rotating ribbed channel at different Reynolds numbers. ASME Journal of Turbomachinery. 137 (3), (2015).
  20. Chang, S. W., Yang, T. L., Liou, T. M., Fang, H. G. Heat transfer in rotating scale-roughened trapezoidal duct at high rotation numbers. Applied Thermal Engineering. 29 (8), 1682-1693 (2009).
  21. Liou, T. M., Chang, S. W., Chen, J. S., Yang, T. L., Lan, Y. A. Influence of channel aspect ratio on heat transfer in rotating rectangular ducts with skewed ribs at high rotation numbers. International Journal of Heat Mass Transfer. 52 (23), 5309-5322 (2009).
  22. Huh, M., Liu, Y. H., Han, J. C. Effect of rib height on heat transfer in a two pass rectangular channel (AR = 1:4) with a sharp entrance at high rotation numbers. International Journal of Heat Mass Transfer. 52 (19), 4635-4649 (2009).
  23. Xu, G., Li, Y., Deng, H. Effect of rib spacing on heat transfer and friction in a rotating two-pass square channel with asymmetrical 90-deg rib turbulators. Applied Thermal Engineering. 80 (5), 386-395 (2015).
  24. Tao, Z., Yang, M., Deng, H., Li, H., Tian, S. Heat transfer study in a rotating ribbed two-pass channel with engine-similar cross section at high rotation number. Applied Thermal Engineering. 106 (5), 681-696 (2016).
  25. Li, Y., Deng, H., Tao, Z., Xu, G., Chen, Y. Heat transfer characteristics in a rotating trailing edge internal cooling channel with two coolant inlets. International Journal of Heat Mass Transfer. 105 (2), 220-229 (2017).
  26. Deng, H., Chen, Y., Tao, Z., Li, Y., Qiu, L. Heat transfer in a two-inlet rotating rectangular channel with side-wall fluid extraction. International Journal of Heat and Mass Transfer. 105 (2), 525-534 (2017).
  27. You, R., Li, H., Tao, Z., Wei, K. Heat transfer investigation in a smooth rotating channel with thermography liquid crystal. ASME Turbo Expo. GT2016-56413, Turbomachinery Technical Conference and Exposition: Heat Transfer. 5 (B), V05BT16A006 1~10 (2016).
  28. Morris, W. D., Chang, S. W. An experimental study of heat transfer in a simulated turbine blade cooling passage. International Journal of Heat Mass Transfer. 40 (15), 3703-3716 (1997).
  29. Chang, S. W., Liou, T. -. M., Po, Y. Coriolis and rotating buoyancy effect on detailed heat transfer distributions in a two-pass square channel roughened by 45° ribs at high rotation numbers. International Journal of Heat Mass Transfer. 53 (7), 1349-1363 (2010).
  30. Wang, W. J. . Heat transfer in rotating twin-pass trapezoidal-sectioned passage with two opposite walls roughened by 45 degree ribs. , (2006).
  31. Chang, S. W., Wu, P. -. S., Chen, C. -. S., Weng, C. -. C., Jiang, Y. -. R., Shih, S. -. H. Thermal performance of radially rotating two-pass S-shaped zig-zag channel. International Journal of Heat and Mass Transfer. 115 (B), 1011-1031 (2017).
  32. Chang, S. W., Lees, A. W., Liou, T. -. M., Hong, G. F. Heat transfer of a radially rotating furrowed channel with two opposite skewed sinusoidal wavy walls. International Journal of Thermal Sciences. 49 (5), 769-785 (2010).
  33. Chang, S. W., Liou, T. -. M., Lee, T. -. H. Heat transfer of a rotating rectangular channel with a diamond-shaped pin-fin array at high rotation numbers. Journal of Turbomachinery Transactions of the ASME. 135 (4), (2013).
  34. Morris, W. D., Chang, S. W. Heat transfer in a radially rotating smooth-walled tube. The Aeronautical Journal. 102 (1015), 277-285 (1998).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

140

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved