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

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע, גרנט # 281/14.

1. לבדוק את מקטע עבור מדידות טמפרטורה מיידי
<ol><li>תהליך הייצור של סעיף מבחן (איור 2)
	<ol>
<li>לחתוך קטע צינור לפחות 70 ס מ באורך. הערה: קוטר וקיר עובי סעיף מבחן צריך להיות זהה לזה של הצינור בשימוש במתקן ניסיוני.</li>
		<li>השימוש מכונת הטחינה לחתוך 4 חלונות צ...

<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>

חקירה נסיונית של העברת החום המקומי בזרם ארעי צינור היא משימה מסובכת הדורשת מכשירי מדידה באיכות גבוהה, שיטות, כמו גם מתקן ניסיוני לפי הזמנה, בפרט, הפרק שתוכנן במיוחד. בפרוטוקול הנוכחי מציג שיטה הדמאה תרמית המסוגלת בנאמנות מדידת השינויים מהר טמפורלית קיר הטמפרטורה, קצב העברת חום בשל הבדלים ?...

מחקרים ניסויים רבים של העברת החום הולכת חום, תוך שימוש בטכניקות שונות כדי למדוד את קיר ו/או טמפרטורת נוזל במגוון תצורות זרימת, בוצעו במהלך העשורים האחרונים. אחד הגורמים המגבילים את הדיוק של מדידות טמפרטורה בתהליכים לא יציב הוא התגובה האיטית של החיישן. כדי להקליט טמפרטורה מקומית קיר מיידי, ציוד מדידה יש להגיב מספיק מהר, ואילו השטח שבו הטמפרטורה תוקלט חייב להיות בשיווי משקל תרמי עם הזרם תלויי-זמן. לפיכך, האינרציה התרמית של המשטח חייב להיות מספיק קטן. הזמן המכוסה קשקשי נקבעים לפי התופעות hydrodynamic הגורמות לשינוי ותזוזת החום הולכת חום. הזמן מהיר תגובה חיונית ובכך הקלטה הטמפרטורה תלויי-זמן בזרם ארעי.
כדי לעמוד בדרישות אלה, מצלמת אינפרא-אדום משמש לרישום לבחינה מתוצרת עצמית סעיף זה מאפשר תגובה מהירה בטמפרטורה כל שינוי בזרימת. חלק החומה צינור לחתוך והוחלף תשובה מכשילה מפלדת דק. בגישה דומה היה בשימוש על ידי חצרוני. et al. 1, עם זאת, רדיד האלומיניום שהם השתמשו היה עבה מדי כדי למדוד במדויק את השינויים של טמפרטורות מיידי, רק זמן ממוצע הטמפרטורות הוצגו. הפחתת עובי נייר וציוניו השתפרו באופן משמעותי את זמן התגובה. 2 שיטה זו הוחל במעבדה כדי למדוד חום הולכת חום העברת זרימה דו-שלבית3,4 והקבוע תופעות ארעי חד-פאזי צינור זרימה5.
פריסה סכמטי של המתקן דו-שלבית זרימה ניתנת באיור1, פרטים נוספים על המכשיר כניסת אוויר ייחודי ניתן למצוא בבין. et al. 3
חקירה של העברת החום הולכת חום בזרימה דו-שלבית מורכב מאוד בשל התנהגות ארעית הזרימה ואת ההשפעה של השבר חלל הצינור חתך הרוחב. לכן, מחקרים רבים רק הציגו למקדם של העברת חום הולכת חום ממוצע משטר זרימה נתונה כפונקציה של זרם מסוים התנאים6,7,8,9,10 , 11. לעומת זאת, המסמכים על-ידי. דונלי et al. 12 ו ליו. et al. 13 מייצגים דוגמאות של שני שלבים חום הולכת חום מקומי העברת מחקרים.
המחקר הנוכחי עוסק מדידות העברת חום סביב בודד מוארך (טיילור) בועה מוזרק קיפאון או זורם נוזל בתוך צינור. הבועה טיילור מפיצה ב15,14,16מהירות translational מתמדת. מהירות התפשטות בועה נקבע בשיטה הגששים אופטי המורכב מקור אור לייזר ופוטודיודה3,4.
השילוב של מצלמת האינפרא אדום ושל את הגששים אופטי מאפשר מדידות של העברת חום מקומי הולכת חום מיידי כפונקציה של המרחק טיילור בועה העליון או התחתון.
הטמפרטורה קיר מיידי יכול לשמש כדי לחשב את מקדם העברת חום הולכת חום, h, ואת מספר Nusselt:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq1.jpg">, (1)
כאשר q הוא שטף חום כדי לסכל, Tw T∞ הטמפרטורה קיר הינם טמפרטורת המים כניסת בהתאמה, k הוא מוליכות נוזלי ו- D הוא לפי קוטר הצינור. לא נמדדה הטמפרטורה בצובר המשמש בדרך כלל לקביעת מקדמי העברת חום כדי להימנע מהחדרה כל הפרעה לזרימה.

<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

כתב יד זה מספק תיאור צעד אחר צעד של תהליך הייצור של מקטע המבחן נועד למדוד את מקדם העברת חום מיידי המקומי כפונקציה של קצב זרימת הנוזל בתוך צינור שקוף. עם תיקונים מסוימים, הגישה מורחב קולח גז נוזלי, עם דגש על ההשפעה של בועת אוויר (טיילור) בודד מוארך על שיפור העברת החום. שיטה לא פולשנית הדמאה תרמית חלה כדי למדוד את טמפרטורת מיידי רדיד מתכת דק מחוממים בחשמל. מסכל מודבק לכסות חריץ צר לחתוך בצינור. האינרציה התרמית של רדיד האלומיניום הוא קטן מספיק כדי לזהות את הווריאציה הטמפרטורה בנייר כסף מיידי. סעיף מבחן ניתן להעביר לאורך הצינור, ארוך מספיק לכסות חלק ניכר של שכבת הגבול תרמי הולך וגדל.
בתחילת כל הפעלה ניסיונית, מצב יציב עם מים קבוע זרימת זרם בקצב וחום כדי לסכל מושגת ומשמש ההפניה. הבועה טיילור אז מוזרק לתוך הצינור. הווריאציות מקדם העברת חום עקב המעבר של בועה טיילור הפצת בתוך צינור אנכי נמדד כ פונקציה של המרחק של הנקודה מדידה מהחלק התחתון של הבועה טיילור נע. לכן, התוצאות מייצגים את מקדמי העברת חום מקומי. מספר הרצפים עצמאית שהופעתם בהם בתנאים זהים לאפשר צבירת מספיק נתונים לחישוב תוצאות אמינות בממוצע-אנסמבל על העברת חום הולכת חום ארעית. כדי לבצע זאת בתוך מסגרת התייחסות לנוע עם הבועה, המיקום של הבועה לאורך הצינור צריך להיות מוכר בכל עת. תיאור מפורט של מדידות של האורך ואת המהירות translational הבועות טיילור על ידי הגששים אופטי מוצג.

דוגמה של החיישן האופטי פלט רשומות מוצג באיור 4 עבור בועה טיילור יחיד עולה בתוך צינור אנכי מלאים במים עומדים. הירידה הגדול הראשונית מייצג הפתיחה של המעגל בגלל הטיפ בועה טיילור, בזמן מאוחר יותר הרבה טיפות קצר בעקבות עליית הערך הראשוני עקב המעבר של הזנב בועו?...

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

כתב יד זה מתאר שיטות שמטרתה מדידת מקדמי העברה מקומית נקודתית חום הולכת חום בתוך זרם צינור בודד או שני שלבים. גם מוצגת שיטה אופטי פשוטה כדי לקבוע את האורך ואת את מהירות התפשטות של בועת אוויר מוארך (טיילור) נע במהירות קבועה.

מדידות של העברת החום הולכת חום מקומי מיידי בתוך צינור - יחיד, דו-שלבית זרימה

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

ניתוח של ממשקי מגע עבור יחיד התקני Nanowire גן

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

העברת פרוטון והחלבון Dynamics קונפורמציה בחלבונים רגישים לאור בזמן נפתר-Step-לסרוק פורייה-להפוך ספקטרוסקופית אינפרא אדום

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

העברה קדימה מושרה לייזר לאריזת Flip-שבב של מבלטים יחיד

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

מדידות התפצלות וזמינות ביולוגיות של הסביבה פלוטוניום שימוש דיפוזיה בThin 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 ...

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

מתודולוגיה ניסויית עבור הערכת שטפי חום מקומי שיעורי הבוער Steady להבות דיפוזיה שכבה למינרית גבול

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

סריקת לימוד SQUID של מניפולציה וורטקס ידי לתקשר מקומי

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

דור קרח ואת מעבר החום ומסת התופעות של מי היכרות על אמבט קר של בריין

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

ברכת רותחים חום-העברת שיפור על גלילי משטחים עם דפוסי רטיבים היברידיים

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

מדידות של פחמן בקרקע על ידי ניתוח ניוטרון-גמא חשמל סטטי וסריקה מצבי

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

מדידות של גלים בתוך מיכל גל תחת רוח יציב ולא משתנה הזמן מכריח

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