Name: measurements of local instantaneous convective heat transfer in a pipe - single and two-phase flow
Uploaded: 2018-04-30T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow at JoVE.com

هذا العمل كان تدعمه "مؤسسة العلوم إسرائيل"، منحة # 281/14.

1-القسم اختبار لقياس درجة الحرارة لحظية
<ol><li>عملية اختبار قسم التصنيع (الشكل 2)
	<ol>
<li>قص جزء من الأنابيب على الأقل 70 سم. ملاحظة: سمك الجدار وقطرها من مقطع الاختبار ينبغي أن يكون مطابقاً للأنابيب المستخدمة في المنشأة التجريبية.</li>
		<li>استخدام آلة ?...

<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>

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

تم إجراء العديد من الدراسات التجريبية لنقل الحرارة الحمل الحراري، باستخدام تقنيات مختلفة لقياس الجدار و/أو درجة حرارة السوائل في مجموعة متنوعة من تكوينات التدفق، خلال العقود الماضية. واحدة من العوامل التي تحد من دقة قياسات درجات الحرارة في العمليات متقلب هو الاستجابة البطيئة من أجهزة الاستشعار. لتسجيل درجة الحرارة المحلية الجدار لحظية، لديه معدات قياس الاستجابة بسرعة كافية، بينما السطح الذي يتم تسجيل درجة الحرارة يجب أن تكون في حالة توازن حراري مع تدفق تعتمد على الوقت. وهكذا، قد القصور الحراري من السطح إلى أن تكون صغيرة بما فيه الكفاية. المقاييس الزمنية ذات الصلة التي تحددها هيدرودينامية الظواهر التي تسبب التغيير في نقل الحرارة الحمل الحراري. وبالتالي الاستجابة الوقت السريع أمر حاسم لتسجيل درجة الحرارة تعتمد على الوقت في تدفق عابرة.
للوفاء بهذه المتطلبات، يتم استخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء لتسجيل مقطع اختبار الذاتي مصنعة خاصة التي تسمح درجة حرارة بسرعة استجابة لأي تغيير في التدفق. قطع جزء من الجدار الأنابيب واستبداله بإحباط الفولاذ المقاوم للصدأ رقيقة. نهج مماثل كان يستخدمها هيتسروني et al. 1، ومع ذلك، تم إحباط أنها تستخدم سميكة جداً لقياس التغيرات في درجات الحرارة لحظية بدقة وعرض درجات الحرارة بلغ متوسط الوقت فقط. تقليل سمك إحباط تحسن الاستجابة وقت كبير. 2 تم تطبيق هذا الأسلوب في مختبر لقياس معاملات نقل الحرارة الحمل الحراري في تدفق مرحلتين3،4 والظواهر العابرة في مرحلة واحدة أنابيب تدفق5.
تخطيط تخطيطي مرفق تدفق مرحلتين يرد في الشكل 1، معلومات إضافية عن الجهاز مدخل الهواء فريد من نوعه ويمكن الاطلاع على في بابين et al. 3
التحقيق في نقل الحرارة الحمل الحراري في مرحلتين تدفق معقد للغاية بسبب سلوك تدفق عابرة والأثر لكسر الفراغ في المقطع العرضي الأنابيب. لذلك، العديد من الدراسات قد قدمت فقط معامل نقل حرارة الحمل الحراري متوسط لنظام تدفق معين كدالة لتدفق محددة الشروط6،،من78،9،10 , 11-غير أن الورقات التي دونيلي et al. 12 وليو et al. 13 تمثل أمثلة لدراسات نقل الحرارة الحمل الحراري المحلية ذات مرحلتين.
وتتناول هذه الدراسة قياسات نقل الحرارة حول فقاعة (تايلور) واحد ممدود حقن الراكدة أو تدفق السائل في أنبوب. فقاعة تايلور تنتشر في15،،من14ثابت سرعة متعدية الجنسيات16. يتم تحديد سرعة نشر فقاعة استخدام الأسلوب المسابر الضوئية تتألف من مصدر ضوء الليزر والضوئي3،4.
المزيج من كاميرا الأشعة تحت الحمراء ومجسات بصرية يسمح قياسات لنقل الحرارة الحمل الحراري لحظية المحلية كدالة للمسافة من تايلور فقاعة أعلى أو أسفل.
يمكن استخدام درجة حرارة الجدار لحظية لحساب معامل نقل الحرارة الحمل الحراري، و حاء، وعدد نوسيلت:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq1.jpg">، (1)
حيث q هو تدفق الحرارة إلى إحباط، تيدبليو و تي∞ الجدار وحرارة المياه مدخل على التوالي، ك الموصلية السائل وهو مد أنابيب قطرها. تم قياس درجة حرارة الجزء الأكبر الذي يستخدم عادة لتحديد معاملات نقل الحرارة لا بغية تجنب إدخال أي تدخل للتدفق.

<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

ويقدم هذا المخطوط وصف خطوة بخطوة لعملية التصنيع من مقطع اختبار مصمم لقياس معامل نقل الحرارة الآنية المحلية كدالة لمعدل تدفق السائل في أنبوب شفاف. مع بعض التعديلات، يتم توسيع النهج إلى تدفق الغاز السائل، مع تركيز بشكل خاص على تأثير فقاعة هواء (تايلور) ممدود واحد على تعزيز نقل الحرارة. يتم تطبيق تقنية الحراري وغير الغازية قياس درجة حرارة لحظية رقائق معدنية رقيقة يسخن كهربائياً. التصاق إحباط لتغطية فتحه ضيقة قطع في الأنابيب. القصور الحراري لإحباط صغيرة بما يكفي للكشف عن الاختلاف في درجة الحرارة إحباط لحظية. مقطع الاختبار يمكن نقلها على طول الأنابيب وطويل بما يكفي لتغطية جزء كبير من الطبقة الحدودية الحراري المتزايد.
في بداية كل تشغيل تجريبي، هو تحقيق حالة مستقرة مع تدفق مياه مستمر تدفق معدل والحرارة لإحباط ويخدم كالمرجع. ثم يتم حقن فقاعة تايلور في الأنابيب. يتم قياس الاختلافات معامل نقل الحرارة بسبب مرور فقاعة تايلور نشر في أنبوب عمودي كدالة لمسافة نقطة القياس من أسفل الفقاعة تايلور تتحرك. وهكذا، تمثل النتائج معاملات نقل الحرارة المحلية. يدير مستقلة متعددة بريفورميد تحت ظروف مماثلة السماح بتراكم ما يكفي من البيانات لحساب نتائج موثوق بها الفرقة في المتوسط على نقل الحرارة الحمل الحراري عابرة. للقيام بهذا في إطار مرجعي تتحرك مع الفقاعة، قد موقع فقاعة على طول الأنابيب يكون معروفا في جميع الأوقات. ويرد وصف مفصل لقياسات طول وسرعة الفقاعات تايلور من المسابر الضوئية متعدية الجنسيات.

مثال من أجهزة الاستشعار البصرية الإخراج السجلات ويرد في الشكل 4 لفقاعة تايلور واحد ارتفاع في أنبوب عمودي مليئة بالمياه الراكدة. يمثل الانخفاض الكبير الأولى افتتاح الدارة بسبب نصيحة فقاعة تايلور، بينما وقت لاحق قطرات أقصر كثيرا في أعقاب الارتفاع إلى القي...

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

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

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

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

تحليل الاتصال واجهات لأجهزة أسلاك متناهية الصغر واحدة الجاليوم

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

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

نقل بروتون والبروتين التشكل حيوية في وقت حساس البروتينات عن طريق حل خطوة المسح الضوئي فورييه، تحويل الأشعة تحت الحمراء الطيفي

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

الليزر التي يسببها نقل إلى الأمام للرقي رقاقة التغليف وفاة واحدة

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

أنواع جديدة والتوافر الحيوي قياسات البلوتونيوم البيئة عن طريق الإنتشار في أغشية رقيقة

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

منهجية تجريبية لتقدير محلي الحرارة تدفقاتها وحرق الأسعار ثابتة رقائقي الحدود النيران انتشار طبقة

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

مسح دراسة الحبار من التلاعب دوامة من الاتصال المحلي

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

الجيل الجليد وانتقال الحرارة والكتلة الظواهر من إدخال المياه إلى حمام الباردة من الماء المالح

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

تعزيز بركة الغليان نقل الحرارة على أسطواني السطوح مع أنماط قابل للبلل الهجين

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

قياسات كربون في التربة بتحليل النيوترون-غاما في ثابت والمسح الضوئي وسائط

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

قياسات الموجات في خزان موجه رياح تحت إجبار الرياح مطرد واختلاف الوقت

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