Questo lavoro è stato supportato dalla Israel Science Foundation, grant n. 281/14.

1. sezione di prova per misure di temperatura istantanea
<ol><li>Processo di fabbricazione del sezione di test (Figura 2)
	<ol>
<li>Tagliare un segmento di un tubo almeno 70 cm di lunghezza. Nota: Il diametro e spessore della sezione di prova dovrebbe essere identico a quello del tubo utilizzato nell'impianto sperimentale.</li>
		<li>Utilizzare una fresatrice per tagliare 4 finestre strette adiacenti lungo il tubo nel tratto di prova, ogni finestra è di 6 mm di larghezza e lunghezza 80 mm con un gap di 25 mm tra windows consecutivi.</li>
		<li>Da una lamina in acciaio inox sottile di 12 µm, taglio cmlong 12 mm e 40-60 nastri larghi. Nota: La lamina servirà per sigillare le finestre nel tubo di prova. L'acciaio inossidabile devono essere spalmato con due strisce d'oro che segnano una piccola distanza dalle estremità della lamina e devono essere utilizzati per saldare i fili di alimentazione per riscaldare la lamina, Vedi Figura 2.</li>
		<li>Misurare la resistenza elettrica del foglio di alluminio con un ohmetro.</li>
		<li>Posizionare il foglio all'interno del tubo seguendo la procedura descritta di seguito.<ol>
<li>Creare una base per l'inserimento del foglio in sezione test composta di un tubo rigido con un diametro esterno pari a quello del diametro interno del tubo di prova. A tal fine, tagliare un 20 mm di larghezza e circa 80 cm lungo parte della parete del tubo</li>
			<li>Ricoprire la base con del grasso prima di posizionare il foglio su di esso, per permettere di scollegare la base dal foglio in una fase successiva.</li>
			<li>Posizionare il foglio sulla base e appiattirla. Prendete un panno con alcol e pulire la pellicola dal grasso in eccesso.</li>
			<li>Applicare l'adesivo alla periferia di stagnola e sui tre segmenti del foglio corrispondente alla posizione dei ponti tra le finestre consecutivi. Nota: L'adesivo deve essere forte, con un periodo di indurimento iniziale di almeno 20 minuti al fine di garantire un tempo sufficiente per il processo di allegato di stagnola; epossidico DP 460 è usato.</li>
			<li>Inserire delicatamente la base con la pellicola in sezione test con il foglio rivolto verso l'alto verso le finestre. Nota: Questo processo dovrebbe essere fatto da due persone.</li>
			<li>Assicurarsi che la pellicola è allineata con le finestre, le strisce d'oro dovrebbero essere al bordo delle due finestre esterne. Una volta che la pellicola sia posizionata correttamente e copre le finestre, è possibile collegare la base al tubo di prova ogni fine utilizzando una fascetta.</li>
			<li>Con attenzione inserire un pneumatico interno bicicletta piegata nel tubo sotto la base, se necessario, ingrassare il pneumatico. Gonfiare il pneumatico. Durante l'inflazione osservare l'adesivo diffondere attraverso la lamina e raggiungere la base. Nota: La pressione esercitata dal pneumatico gonfiato dovrebbe garantire che l'adesivo si legherà alla parete interna del tubo e la lamina. Questo sarà anche forma la lamina per la curvatura del tubo e ridurre eventuali interferenze al flusso dovuto la pellicola o l'adesivo.</li>
			<li>Con un panno, eliminare l'eccesso di collante che ha raggiunto le aperture delle finestre.</li>
			<li>Lasciare che l'adesivo secco per 24 h. Deflate pneumatico, estrarlo e aprire i morsetti.</li>
			<li>Scollegare la base dalla stagnola e tubo nei passaggi seguenti:<ol>
<li>Toccare delicatamente ogni estremità della base a sentire quale estremità è più facile da staccare e iniziare la disconnessione da tale fine.</li>
				<li>Utilizzare un rullo lungo o un oggetto simile per scollegare la base originale gradualmente, muoversi lentamente nel tubo fino a quando l'intera base è disconnesso e il foglio rimane intatto in modo sicuro sul tubo. Nota: Questo processo dovrebbe essere fatto con attenzione al fine di proteggere il sigillo; Se la guarnizione è rovinata una nuova unità di calore trasferimento test tubo opportuno.</li>
				<li>Controllare che il tubo è sigillato chiudendo un'estremità del tubo e il tubo di riempimento con acqua.</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
		<li>Pulire il grasso in eccesso dal lato interno del tubo con acqua e sapone.</li>
		<li>Collegare i cavi di riscaldamento elettrico mediante saldatura a strisce dorate sulla lamina. Nota: Per proteggere la lamina in questi punti, è consigliabile innanzitutto il collegamento un chip piccolo cooper per la pellicola e poi saldare il filo ad esso.</li>
		<li>Con un adesivo termico collegare una termocoppia tipo T alla parte inferiore di ogni finestra. Queste termocoppie verranno utilizzate più avanti nel processo di calibrazione fotocamera IR. Nota: Le letture di temperatura dalle termocoppie sono registrate e registrate da un PC utilizzando un convertitore A/D.</li>
		<li>Vernice spray lato esterno dell'estruso con uno spray nero opaco al fine di massimizzare l'emissività.</li>
	</ol></li>
	<li>L'applicazione di flusso di calore per sventare
	<ol>
<li>Collegare i cavi di riscaldamento elettrico dal bordo del foglio per un rifornimento di corrente continua.</li>
		<li>Impostare la corrente elettrica in modo che la lamina raggiunge una temperatura desiderata. Nota: Non raggiungono una temperatura che poteva danneggiare il tubo. Per Plexiglass il limite è di circa 45 ° C. Tuttavia, assicurarsi di lamina di abbastanza per assicurare che temperatura del film resti almeno un paio di gradi sopra la temperatura di ingresso acqua, anche durante lo stato di raffreddamento dovuto i cambiamenti transitori previsti nel flusso di calore.</li>
		<li>Calcolare il flusso di calore applicato Q = ho2R dove I è la corrente applicata e R è la resistenza elettrica del foglio di alluminio. Nota: Il trasferimento di calore dal lato esterno del foglio di alluminio che è aperto all'aria è trascurabile rispetto al trasferimento di calore all'acqua all'interno del tubo2.</li>
		<li>Collegare un interruttore elettrico controllabile di PC ad uno dei fili di flusso di calore al fine di controllare il calore flusso impulsivo iniziazione e l'arresto.</li>
	</ol></li>
	<li>Macchina fotografica di IR Nota: dettagliate specifiche della fotocamera IR utilizzata in laboratorio possono essere visto in Ferhstman3,4. La fotocamera è collegata ad un PC e controllata da un computer.<ol>
<li>Se possibile, collegare la telecamera IR a un set di rotaie Abilitazione movimento tridimensionale della fotocamera di posizionarlo facilmente in diverse posizioni lungo la sezione test.</li>
		<li>Accendere la fotocamera IR pochi minuti prima di effettuare qualsiasi misurazione, sensori interni prendere tempo per raffreddare alla temperatura richiesta.</li>
		<li>Posizionare la telecamera IR a pochi centimetri dalla superficie all'interno della distanza focale della fotocamera per attivare la messa a fuoco. Nota: A seconda della risoluzione fotocamera assicurarsi che l'area misurata non è più piccolo di un singolo pixel. È preferibile avere la superficie misurata composto da un numero di pixel.</li>
		<li>Impostare lo stato attivo della telecamera IR.</li>
		<li>Processo di calibrazione fotocamera IR:<ol>
<li>Applicare il flusso di calore come indicato in 1.2 e attendere finché non viene raggiunto uno stato di stabilità termico, cioè una volta le termocoppie messo sulla temperatura costante record di stagnola. Misurare la temperatura ambiente in prossimità l'impianto sperimentale con una termocoppia. Nota: La temperatura riflessa della superficie fungerà da questa temperatura. Per un alto valore di emissività superficiale, questo parametro è quasi trascurabile.</li>
			<li>Immettere la temperatura come parametro della telecamera IR temperatura riflessa.</li>
			<li>Per ogni finestra nell'estruso, confrontare la temperatura registrata dalla telecamera IR per la registrazione della termocoppia di tale finestra. Regolare la proprietà di emissività della telecamera IR fino a quando la registrazione di temperatura della telecamera IR è uguale alla temperatura registrata dalla termocoppia. Nota: Questo può essere fatto per diversi valori di flusso di calore; Tuttavia, l'emissività non è sensibile a questa gamma relativamente bassa temperatura. Nelle registrazioni sperimentali, il valore medio di emissività era 0,98.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. misurazioni di velocità traslazionale bolla di Taylor e la sua lunghezza
<ol><li>
Sonda ottica Nota: la sonda ottica comprende una sorgente di luce laser e un fotodiodo. Quando l'intera sezione trasversale del tubo contiene acqua, il raggio laser è puntato verso il fotodiodo causando il circuito chiuso. Quando il raggio laser colpisce la bolla d'aria, si è dato una gomitata da fotodiodo e apre il circuito. Così, si ottiene un segnale binario, che indica se la sonda ottica è davanti a una bolla d'aria o di un liquido lumaca.<ol>
<li>Al fine di collegare il sensore alla scheda A/D, costruire il circuito seguente (Figura 3).</li>
		<li>Accendere il laser, puntarlo verso il diodo. Controllare l'ingresso digitale del circuito A/D software. Se il laser colpisce il diodo, allora il circuito è chiuso e dovrebbe apparire un segnale positivo. Nota: Assicurarsi che il diodo è sensibile all'uscita di lunghezza d'onda del laser. I dati dei sensori ottici sono registrati al tasso di 1 kHz.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. procedura sperimentale
<ol><li>Collegare la sezione test per l'impianto sperimentale, di flange o record di tubo.</li>
	<li>Collegare i cavi elettrici di riscaldamento per l'alimentazione e le termocoppie a qualsiasi registratore di temperatura computerizzato.</li>
	<li>Posizionare la telecamera IR davanti la sezione di test nella posizione desiderata.</li>
	<li>Assicurarsi che la fotocamera è focalizzata sulla lamina; Questo è più facile da fare con il flusso di calore su.</li>
	<li>Applicare il cambiamento continuo di calore (1,2) ed eseguire il processo di calibrazione fotocamera IR (1.3.5).</li>
	<li>Posizionare le due ottiche sonde lungo il tubo di prova Nota: Se possibile, posizionare una sonda ottica nella posizione della telecamera IR; Questo permetterà la sincronizzazione tra la misurazione della temperatura e la posizione della bolla, come la bolla non è visibile alla telecamera IR. Se non è possibile, assicurarsi di spostare i risultati nel tempo, di conseguenza la velocità della bolla e la distanza tra la telecamera IR e la sonda ottica.<ol>
<li>Controllare che il raggio laser colpisce il diodo infatti e produce una lettura positiva.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Attivare la pompa dell'acqua e impostare la portata desiderata. Applicare flusso di calore regolando la corrente di alimentazione.</li>
	<li>Attendere fino a quando si raggiunge una temperatura di stato stazionario. Eseguire il programma per computer per registrare la temperatura di parete di un flusso di tubo monofase. Nota: Al fine di isolare l'effetto della bolla Taylor al coefficiente di trasferimento di calore convettivo, è assolutamente necessario misurare prima il coefficiente di scambio di calore convettivo in corrente monofase ad un flusso di calore e tasso identico flusso come gli esperimenti in due fasi. Si consiglia di eseguire questa operazione prima di ogni singolo evento.</li>
	<li>Eseguire il programma di computer che governa l'iniezione di bolla. Nota: Questo programma dovrebbe innanzitutto iniettare una singola bolla di Taylor e poi simultaneamente misurare la temperatura di parete usando la macchina fotografica di IR e registrare i segnali binari delle due sonde ottiche. Queste due misure devono essere sincronizzate al fine di evitare variazioni di tempo aggiuntivo tra le registrazioni.</li>
	<li>Tra le esecuzioni, impostare il ritardo di tempo sufficiente a garantire che il sistema è tornato alle condizioni iniziali, cioè la temperatura di parete ritorna al valore iniziale monofase stazionario. Nota: È possibile che la temperatura della parete del flusso stazionario monofase aumenterà nei casi in cui un flusso di calore elevato è il continuo. Questo dovrebbe essere evitato chiudendo il flusso di calore e prendendo una pausa negli esperimenti.</li>
</ol>4. elaborazione dei dati
<ol><li>Calcolare il coefficiente di trasferimento termico per le condizioni di stato stazionario monofase basato su EQ. 1. Nota: Questo coefficiente è indipendente dal tempo. Servirà come un fattore di normalizzazione nel sequel.<ol>
<li>Per ogni singolo evento registrato sotto determinate condizioni, calcolare la lunghezza delle bolle Taylor e sonde di velocità traslazionale dividendo la distanza tra l'ottica, L, dall'intervallo di tempo dell'arrivo punta tempo per ogni sensore ottico:  <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq2.jpg"> </img>, dove tL1 e tL2 sono i tempi dell'arrivo bolla punta verso il basso e superiore sensori ottici, rispettivamente.</li>
		<li>Utilizzare velocità traslazionale di bolla di Taylor per calcolare la lunghezza di bolla moltiplicandolo per tutta la durata del circuito aperto di una delle sonde ottiche.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Calcolare il coefficiente di trasferimento di calore locale istantanea per flusso a due fasi dovrebbe essere fatto come segue: Nota: Anche se l'intero processo sperimentale è informatizzata, la lunghezza e la velocità traslazionale delle bolle Taylor non rimangono esattamente costante a ogni esecuzione sperimentale. Di conseguenza, l'istante in cui la bolla raggiunge il punto di misura varia. Le sonde ottiche e la telecamera IR hanno diversi frame tassi, rispettivamente di 30 e 1000 Hz.<ol>
<li>Usando la sonda ottica situata nelle vicinanze della telecamera IR, record l'istante di arrivo di punta la bolla.</li>
		<li>Questo segnale di trigger fornisce il riferimento temporale per la registrazione di macchina fotografica di IR. Nota: Processo di media ensemble è necessaria al fine di ottenere il coefficiente di trasferimento di calore convettivo in funzione della distanza dal fondo bolla al punto di misurazione, z, dove z= 0 corrisponde alla parte inferiore di bolla. Questo parametro dovrebbe essere normalizzato tramite il diametro del tubo D.</li>
		<li>Impostare una risoluzione per z/D. Tutti i dati registrati valori per ogni singolo evento (corrispondenti a condizioni identiche) rientrano nell'intervallo prescritto risoluzione spaziale e devono essere calcolata la media per ottenere un singolo valore rappresentativo della temperatura di parete a quella distanza dalla bolla nella parte inferiore. Nota: Questa risoluzione spaziale dovrebbe essere decisa in base alla frequenza di registrazione della telecamera IR e sulla velocità traslazionale della bolla Taylor. In questo studio, è stata scattata tra 0.15-0.3.</li>
		<li>Calcolare il coefficiente di scambio termico in funzione della distanza fra la punta/fondo bubble con EQ. 1.</li>
		<li>Normalizzare il coefficiente di trasferimento di calore istantaneo locale in due fasi per il coefficiente costante monofase. Nota: Questo rapporto rappresenta un miglioramento nella velocità di trasferimento di calore convettivo dovuto al passaggio di bolla rispetto al flusso monofase.</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>

Indagine sperimentale del trasferimento di calore locale nel flusso tubo transitoria è un compito complicato che richiede strumenti di misura High-end e metodi, nonché un impianto sperimentale costruito su misura, in particolare, una sezione di test appositamente progettati. Il presente protocollo Visualizza una tecnica di termografia che è in grado di misurare fedelmente veloce temporali cambiamenti nella temperatura di parete e nella velocità di trasferimento di calore a causa delle variazioni sull'idrodinamica del flusso.
Una descrizione dettagliata del processo di produzione di prova è presentata. Il passaggio fondamentale nella preparazione della struttura sta sostituendo una parte della parete del tubo da una sottile lamina di acciaio inox. La lamina è riscaldata da una corrente elettrica; suo lato interno è aperto il campo di flusso dipendente dal tempo, mentre il lato esterno è ripresa da una telecamera a infrarossi così rilevare qualsiasi cambiamento nella temperatura istantanea lamina. La risposta temporale della lamina costituisce l'unica limitazione di questa tecnica. Il materiale e lo spessore della lamina deve essere selezionate per garantire sufficientemente veloce tempo di risposta rispetto ai tempi caratteristici dei fenomeni considerati.
Il metodo applicato consente di trasferimento istantaneo di calore basato su telecamera IR misurazioni rispetto la bolla di Taylor commovente come determinati mezzi ottici. Un ensemble mediando procedura numerose realizzazioni dell'esperimento per qualsiasi determinate condizioni operative applicate nello studio presente assicura di ottenere risultati affidabili. La tecnica proposta è utilizzabile per caratterizzazione locale transitoria di trasferimento di calore in flussi multifase e singoli.

Numerosi studi sperimentali di trasferimento di calore convettivo, utilizzando diverse tecniche per misurare la parete e/o la temperatura del fluido in una varietà di configurazioni di flusso, sono stati effettuati durante gli ultimi decenni. Uno dei fattori che limita la precisione delle misurazioni di temperatura nei processi instabili è la risposta lenta dei sensori. Per registrare la temperatura di parete istantanea locale, l'apparecchiatura di misurazione deve rispondere abbastanza velocemente, mentre la superficie in cui è registrata la temperatura deve essere in equilibrio termico con il flusso del tempo-dipendente. Pertanto, l'inerzia termica della superficie deve essere sufficientemente piccolo. Le scale di tempo rilevante sono determinate dai fenomeni idrodinamici che causano il cambiamento nel trasferimento di calore convettivo. Veloce tempo di risposta è così cruciale per la temperatura dipendente dal tempo di registrazione nel flusso transitorio.
Per soddisfare questi requisiti, una telecamera a infrarossi viene utilizzata per registrare una sezione di prova speciale di fabbricati che consente una risposta veloce della temperatura a qualsiasi cambiamento nel flusso. Una parte della parete del tubo è tagliata e sostituita con una sottile lamina di acciaio inox. Un approccio simile è stato utilizzato da Hetsroni et al. 1, tuttavia, la pellicola che hanno usato era troppo spessa per misurare con precisione i cambiamenti di temperatura istantanea e soltanto le temperature medie sono state presentate. Diminuendo lo spessore della lamina migliorato considerevolmente il tempo di risposta. 2 questo metodo è stato applicato in laboratorio per misurare i coefficienti di scambio termico convettivo in flusso bifase3,4 e fenomeni transitori in monofase tubo flusso5.
Un layout schematico della struttura di flusso bifase è dato in Figura 1, ulteriori informazioni sul dispositivo di aspirazione di aria unico possono essere trovate Babin et al. 3
Indagine del trasferimento di calore convettivo in flusso bifase è molto complessa a causa del comportamento di flusso transitorio e l'effetto della frazione sub la sezione del tubo. Di conseguenza, molti studi hanno presentato solo un coefficiente di trasferimento di calore convettivo medio per un regime di flusso dato come una funzione di flusso specifico condizioni6,7,8,9,10 , 11. Tuttavia, le carte da Donnelly et al. 12 e Liu et al. 13 rappresentano esempi di studi di trasferimento di calore convettivo locale in due fasi.
Il presente studio si occupa di misure di trasferimento di calore intorno a una singola bolla allungata (Taylor) iniettato nella stagnante o liquido in un tubo corrente. La bolla di Taylor si propaga a una velocità costante traslazionale14,15,16. La velocità di propagazione della bolla viene determinata utilizzando il metodo sonde ottico costituito da una sorgente di luce laser e il fotodiodo3,4.
La combinazione della telecamera IR e delle sonde ottiche permette misurazioni del trasferimento di calore convettivo istantanea locale in funzione della distanza da Taylor bolla superiore o inferiore.
La temperatura di parete istantanea può essere utilizzata per calcolare il coefficiente di scambio termico convettivo, he il numero di Nusselt:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq1.jpg">, (1)
dove q è il flusso di calore sull'estruso, Tw e T∞ sono la temperatura di parete e la temperatura acqua ingresso rispettivamente, k è la conducibilità del liquida e D è il diametro del tubo. La temperatura di massa che è comunemente usata per determinare i coefficienti di scambio termico non è stata misurata al fine di evitare l'introduzione di eventuali interferenze al flusso.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:668px;" width="669">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Infra red camera</td>
			<td style="width:167px;">Optris</td>
			<td style="width:119px;">PI-1450</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Thermocouples A/D card&#160;</td>
			<td style="width:167px;">National Instruments</td>
			<td>NI cDAQ-9714.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Labview program</td>
			<td style="width:167px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Epoxy DP-460</td>
			<td style="width:167px;">3M Scotch-weld</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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

Questo manoscritto fornisce descrizione passo passo del processo produttivo di una sezione di test progettato per misurare il coefficiente di trasferimento di calore istantaneo locale in funzione della portata liquida in un tubo trasparente. Con alcuni emendamenti, l'approccio è esteso ai flussi di gas-liquido, con una particolare enfasi sull'effetto di una singola bolla di aria (Taylor) allungata su incremento dello scambio termico. Una tecnica non invasiva termografia è applicata per misurare la temperatura istantanea di un sottile foglio di metallo riscaldato elettricamente. La lamina è incollata per coprire una sottile fessura tagliata nel tubo. L'inerzia termica della lamina è abbastanza piccolo per rilevare la variazione nella temperatura istantanea lamina. La sezione di prova può essere spostata lungo il tubo ed è abbastanza a lungo per coprire una parte considerevole dello strato limite termico crescente.
All'inizio di ogni esecuzione sperimentale, uno stato di costante con un flusso d'acqua costante tasso e calore di flusso all'estruso è raggiunto e serve come riferimento. La bolla di Taylor viene quindi iniettata nel tubo. Le variazioni di coefficiente di trasferimento termico dovuto al passaggio di una bolla di Taylor di moltiplicazione in un tubo verticale viene misurata come funzione della distanza del punto di misura dalla parte inferiore della bolla Taylor commovente. Pertanto, i risultati rappresentano i coefficienti di trasferimento di calore locale. Più esecuzioni indipendenti preformati in condizioni identiche permettono di accumularsi dati sufficienti calcolare risultati affidabili di una media di ensemble sul trasferimento di calore convettivo transitoria. Per eseguire questa operazione in un quadro di riferimento in movimento con la bolla, la posizione della bolla lungo il tubo deve essere conosciuto in ogni momento. Descrizione dettagliata delle misure della lunghezza e della velocità traslazionale delle bolle Taylor dalle sonde ottiche è presentato.

Un esempio di sensori ottici di uscita record è presentato nella Figura 4 per una singola bolla di Taylor in aumento in un tubo verticale riempito con acqua stagnante. La prima grande discesa rappresenta l'apertura del circuito per la punta di bolla di Taylor, mentre la successiva molto più brevi gocce dopo l'ascesa al valore iniziale dovuto al passaggio della coda allungata bolle, rappresentano le bolle disperse sulla scia di liquido dietro la bolla di Taylor. Il tempo di spostamento tra le uscite delle due sonde ottiche è evidente ed è a causa della distanza tra le due sonde lungo il tubo. In questo esperimento, le sonde sono spazio di 0,09 m. calcolare la velocità di traslazione dal risultato EQ. 3 Ut= 0.23 m/s; in accordo con Dumitrescu13 per una bolla di Taylor di moltiplicazione in un tubo verticale con acqua stagnante: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq3.jpg"> La lunghezza di bolla di Taylor è misurata moltiplicando la velocità traslazionale per tutta la durata del passaggio della bolla allungata: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq4.jpg"> che corrisponde alla LB = 3,54D.
I risultati rappresentativi ensemble-fatto la media del coefficiente di scambio di calore convettivo locale dovuto al passaggio di un Taylor unico lungo 3,5 D bolla in aumento in acqua stagnante in un tubo verticale vengono tracciata nella Figura 5. I risultati sono presentati in un quadro di riferimento in movimento con il fondo di bolla, pertanto i valori negativi fino a z/D=-3,5 corrispondano alla regione della bolla dove un film sottile separa tra la parete della bolla e tubo. I risultati di convettivo coefficienti di flusso bifase sono normalizzati per il valore di coefficiente di flusso monofase. È evidente che il massimo incremento nel coefficiente convettivo di scambio termico è raggiunto pochi diametri dietro il fondo della bolla e può essere fino a due volte superiore rispetto al flusso monofase alla stessa portata. Inoltre, l'effetto della bolla Taylor sulla temperatura della parete ha un effetto prolungato, rimanendo essenziale fino a centinaia di diametri dietro il Taylor bolla inferiore. Ciò è attribuito alla scia dietro la bolla. Questi risultati costituiscono una chiara dimostrazione del crescente interesse nel flusso bifase come un meccanismo di raffreddamento.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig1.jpg"> Figura 1. Sezione della prova struttura schematica dell'impianto sperimentale con misure di trasferimento di calore. Dettagli della sezione di ingresso aria e acqua sono presentati nell'inserto. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig2.jpg"> Nella figura 2. Un layout schematico della sezione test. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig3.jpg"> Figura 3 . Il circuito elettrico sensore ottico di collegamento tra il diodo e la scheda A/D collegato al PC. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig4.jpg"> Figura 4 . Il sensore ottico di registrazione per una bolla di Taylor in aumento in acqua stagnante. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig5.jpg"> Nella figura 5. Normalizzato coefficienti di scambio termico locale lungo un'unità singola slug per liquido stagnante (q= 2100 W/m2). <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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

Questo manoscritto descrive metodi finalizzati a misura dei coefficienti di scambio di calore convettivo istantanea locale in un flusso di tubo monofase o bifase. Viene presentato un metodo ottico semplice per determinare la lunghezza e la velocità di propagazione di una bolla di aria (Taylor) allungata muove a una velocità costante.

Misure di scambio di calore convettivo istantanea locale in un tubo - flusso singolo e due fasi

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

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.1K Views.  Tel-Aviv University. Questo manoscritto descrive metodi finalizzati a misura dei coefficienti di scambio di calore convettivo istantanea locale in un flusso di tubo monofase o bifase. Viene presentato un metodo ottico semplice per determinare la lunghezza e la velocità di propagazione di una bolla di aria (Taylor) allungata muove a una velocità costante.

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

Analisi di contatto Interfacce semplici dispositivi GaN nanowire

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

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Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards understanding its mechanism. Protonation and conformational changes affect the vibration pattern of amino acid side chains and of the peptide bond, respectively, both of which can be probed by infrared (IR) difference spectroscopy. For proteins whose function can be repetitively and reproducibly triggered by light, it is possible to obtain infrared difference spectra with (sub)microsecond resolution over a broad spectral range using the step-scan Fourier transform infrared technique. With ~102-103 repetitions of the photoreaction, the minimum number to complete a scan at reasonable spectral resolution and bandwidth, the noise level in the absorption difference spectra can be as low as ~10-4, sufficient to follow the kinetics of protonation changes from a single amino acid. Lower noise levels can be accomplished by more data averaging and/or mathematical processing. The amount of protein required for optimal results is between 5-100 &#181;g, depending on the sampling technique used. Regarding additional requirements, the protein needs to be first concentrated in a low ionic strength buffer and then dried to form a film. The protein film is hydrated prior to the experiment, either with little droplets of water or under controlled atmospheric humidity. The attained hydration level (g of water / g of protein) is gauged from an IR absorption spectrum. To showcase the technique, we studied the photocycle of the light-driven proton-pump bacteriorhodopsin in its native purple membrane environment, and of the light-gated ion channel channelrhodopsin-2 solubilized in detergent.

Key steps of protein function, in particular backbone conformational changes and proton transfer reactions, often take place in the microsecond to millisecond time scale. These dynamical processes can be studied by time-resolved step-scan Fourier-transform infrared spectroscopy, in particular for proteins whose function is triggered by light.

Proton Transfer e conformazione proteica Dynamics in proteine ​​fotosensibili da Time-risolto Step-scan trasformata di Fourier Infrared Spectroscopy

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards ...

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics industry. In this technique the chip and/or the substrate is bumped and the two are bonded via these conductive bumps. Many bumping techniques have been developed and intensively investigated since the introduction of the FC technology in 19601 such as stencil printing, stud bumping, evaporation and electroless/electroplating2. Despite the progress that these methods have made they all suffer from one or more than one drawbacks that need to be addressed such as cost, complex processing steps, high processing temperatures, manufacturing time and most importantly the lack of flexibility. In this paper, we demonstrate a simple and cost-effective laser-based bump forming technique known as Laser-induced Forward Transfer (LIFT)3. Using the LIFT technique a wide range of bump materials can be printed in a single-step with great flexibility, high speed and accuracy at RT. In addition, LIFT enables the bumping and bonding down to chip-scale, which is critical for fabricating ultra-miniature circuitry.

We demonstrate the use of the Laser-induced Forward Transfer (LIFT) technique for flip-chip assembly of optoelectronic components. This approach provides a simple, cost-effective, low-temperature, fast and flexible solution for fine-pitch bumping and bonding on chip-scale for achieving high-density circuits for optoelectronic applications.

Laser-indotta Transfer Forward per Flip-chip Packaging di Dies Singolo

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

Speciazione e di biodisponibilità Misure di plutonio ambientale Uso Diffusione in film sottili

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

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.

Metodologia sperimentale per la stima della locale Calore flussi e masterizzazione Tariffe a Steady limite laminare Fiamme strato di diffusione

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

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual vortices is necessary in order to study how vortices interact with each other, with the lattice, and with other magnetic objects. Here, we present a protocol for vortex manipulation in thin superconducting films by local contact, without applying current or magnetic field. Vortices are imaged using a scanning superconducting quantum interference device (SQUID), and vertical stress is applied to the sample by pushing the tip of a silicon chip into the sample, using a piezoelectric element. Vortices are moved by tapping the sample or sweeping it with the silicon tip. Our method allows for effective manipulation of individual vortices, without damaging the film or affecting its topography. We demonstrate how vortices were relocated to distances of up to 0.8 mm. The vortices remained stable at their new location up to five days. With this method, we can control vortices and move them to form complex configurations. This technique for vortex manipulation could also be implemented in applications such as vortex based logic devices.

We present a protocol for manipulation of individual vortices in thin superconducting films, using local mechanical contact. The method does not include applying current, magnetic field or additional fabrication steps.

La scansione SQUID Studio di Vortex manipolazione da locale Contatto

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

Generazione di ghiaccio e il calore e Trasferimento di Massa fenomeni di acqua L&#39;introduzione di un bagno freddo di salamoia

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

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.

Enhancement Pool-ebollizione di trasferimento del calore su superfici cilindriche con i modelli ibridi bagnabili

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

Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of gamma rays created when neutrons interact with soil elements. The main parts of the INS system are a pulsed neutron generator, NaI(Tl) gamma detectors, split electronics to separate gamma spectra due to INS and thermo-neutron capture (TNC) processes, and software for gamma spectra acquisition and data processing. This method has several advantages over other methods in that it is a non-destructive in situ method that measures the average carbon content in large soil volumes, is negligibly impacted by local sharp changes in soil carbon, and can be used in stationary or scanning modes. The result of the INS method is the carbon content from a site with a footprint of ~2.5 - 3 m2 in the stationary regime, or the average carbon content of the traversed area in the scanning regime. The measurement range of the current INS system is &#62;1.5 carbon weight % (standard deviation &#177; 0.3 w%) in the upper 10 cm soil layer for a 1 hmeasurement.

Here, we present the protocol for in situ measurement of soil carbon using the neutron-gamma technique for single point measurements (static mode) or field averages (scanning mode). We also describe system construction and elaborate data treatment procedures.

Misure del carbonio nel suolo di neutroni-Gamma analisi statica e modalità di scansione

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of ...

Measurements of Waves in a Wind-wave Tank Under Steady and Time-varying Wind Forcing

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

Misure delle onde in un serbatoio di ondata di vento sotto vento costante e variabili nel tempo costringendo

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water ...