Μη Επεμβατική Μέτρηση του Συντελεστή Συναγωγής Θερμότητας σε επίπεδη επιφάνεια με Προεξοχές

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκαν πειράματα μετρήσεων του συντελεστή συναγωγής θερμότητας σε θερμαινόμενη επιφάνεια μεταβαλλόμενης επιφανειακής τραχύτητας ,εκτεθειμένης σε ρεύμα ψύξης, με χρήση υγρών κρυστάλλων.Η επιφάνεια που χρησιμοποιήθηκε είναι μια επίπεδη θερμική αντίσταση επικαλλυμένη με ένα λεπτό φύλλο αλουμινίου ,ένα φύλλο υγρών κρυστάλλων από την πλευρά του ρεύματος ψύξης και μια αδιαβατική επιφάνεια για περιορισμό των απωλειών στην πλευρά της έδρασής της.Χρησιμοποιήθηκε η μικρή αεροσήραγγα του τομέα ρευστών στο εργαστήριο αεροδυναμικής του τομέα ρευστών και τα πειράματα διεξήχθησαν σε χαμηλές ταχύτητες ροής και σε συνθήκες περιβαλλοντικής θερμοκρασίας. Η καταγραφή των πειραμάτων έγινε μέσω οπτικής κάμερας ccd και χρησιμοποιήθηκε συγκεκριμένος εξοπλισμός αποθήκευσης σε Η/Υ,εν συνεχεία έγινε επεξεργασία των οπτικών δεδομένων με χρήση του μαθηματικού πακέτου Matlab Συνοπτικά τα αρχεία εικόνας πραγματικού χρώματος υγρών κρυστάλλων που καταγράφησαν ,μετατράπηκαν σε αρχεία θερμοκρασιακής κατανομής,Μέσω λοιπόν των θερμοκρασιακών επιφανειακών δεδομένων και γνωρίζοντας την ροή θερμότητας διά της ηλεκτρικής αντίστασης καταλήξαμε σε μια εκτίμηση του τοπικού συντελεστή συναγωγής θερμότητας κατά μήκος της πλάκας. Ποιο συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκαν πειράματα με τέσσερις διαφορετικές διατάξεις εμποδίων,εννιαίων και διακεκομένων εμποδίων,σε τρεις χαρακτηριστικές ταχύτητες του ρεύματος ψύξης και σε τέσσερις διαδοχικές καταστάσεις ροής θερμότητας διά της θερμαινόμενης ηλεκτρικής πλάκας.Προέκυψαν τελικά 48 διαδοχικές περιπτώσεις θερμοκρασιακής διάχυσης οι οποίες επεξεργάστηκαν και αναλύθηκαν ούτως ώστε να προκύψουν η κατανομή της θερμοκρασίας επί της πλάκας ο τοπικός Νusselt και ο τοπικός συντελεστής συναγωγής θερμότητας όπως και τα αντίστοιχα συγκριτικά διαγράμματα αυτών.

In the context of the present diploma thesis experiments were conducted in a wind tunnel so as to measure the local heat transfer coefficient over a heated plate of adjustable surface roughness using thermosensitive liquid crystals.The air cooling stream resulted in a forced convection phenomenon over the plate and in addition liquid crystals were employed to quantify non-invasively the wall temperature field. In reality the thermal plate is a variable electrical resistance, covered with an aluminum foil and a liquid crystal sheet on the side exposed to the air stream and a polisterol seat on the base of the plate which is considered adiabatic in our heat transfer analysis. In brief, we recorder the phenomena using a CCD camera and a frame grabber. The data were analyzed using in house computer code running in Matlab environment.The obtained color images in rgb format were “decoded” via Matlab functions in order to reveal the wall temperature distribution of the heated surface. Finally, the local heat transfer coefficient was measured as a function of the air speed and the used obstacles which simulated the roughness of the surface.