La conversión y control de la energía

ABSTRACTO

El trabajo trata de la transferencia de calor por convección entre chorros de gas incidentes y superficies sólidas. Considera sistemas de chorro simple y múltiple. Enfatiza el flujo y los parámetros geométricos, así como las condiciones ambientales en las que emerge el chorro. En particular, señala el efecto de la inclinación del chorro, el arrastre térmico y el confinamiento del chorro. Los esquemas ASN y ARN se ilustran a través de aplicaciones industriales y aeronáuticas. Se proponen correlaciones de diseño. Los datos experimentales obtenidos de la termografía infrarroja se comparan con simulaciones CFD.

Palabras clave: Impacto convectivo, Enfriamiento y calentamiento, Termografía IR, Simulación CFD.

NOMENCLATURA

D Diámetro de la boquilla (m)

E Distancia de aparición (m)

e Grosor de la placa (m)

h Coeficiente de transferencia de calor (W / m2K) f Frecuencia (Hz)

k Conductividad térmica (W / m.K) Número de Nu Nusselt

Re Número de Jet Reynolds q Flujo de calor (W / m2)

r Coordenada radial (m) T Temperatura (oC o K) U Velocidad del chorro (m / s)

W Espacio entre la boquilla y la boquilla (m) x Abscisa o coordenada axial (m)

1. INTRODUCCIÓN

La conversión y control de la energía requiere mejorar y dominar los mecanismos de intercambio de calor, que finalmente determinan la eficiencia de todos los sistemas energéticos.

Entre los dispositivos de transferencia de calor, los chorros de chorros de impacto son ampliamente explotados debido a su capacidad para producir altos coeficientes de transporte local. De hecho, la gran tasa de transferencia de calor obtenida con corrientes de choque, en comparación con los flujos clásicos de la capa límite, explica la popularidad de esta técnica. Además, el impacto es a menudo atractivo para el diseñador, que puede controlar fácilmente el área y la distribución del intercambio térmico. Los sistemas de chorros de impacto están presentes en muchos procesos industriales y de ingeniería donde predominan el calentamiento y / o transferencia de masa. Ejemplos típicos son el recocido de las correas de metal y plástico, el templado de las hojas de vidrio, el secado de papel y textiles, y Ordenada o coordenada transversal (m) Z Distancia de separación (m)

enfriamiento de las palas de la turbina, deposición química de vapor, interacción de la propulsión de los chorros a las aletas en los aviones STOL y el anticipo de los aviones.

El chorro puede ser formado por boquilla redonda (SRN) o ranura (SSN) dependiendo de la aplicación. En algunas situaciones, el chorro se expande en un espacio confinado ya sea porque la distancia de separación de la salida de la boquilla con respecto a la superficie sólida es pequeña o porque existe cubierta alrededor del chorro o porque el chorro está rodeado por otros chorros vecinos. Si la superficie impactada es cóncava, el chorro puede aletearse naturalmente. Además, la mayor parte de los sistemas de transferencia de calor se basan en matrices de boquillas a menudo caracterizadas por una relación de pasos pequeños. Todas estas circunstancias pueden afectar al desarrollo del chorro y modificar las condiciones de choque de modo que la transferencia de calor difiera de las condiciones clásicas no confinadas de un solo chorro.

En esta perspectiva, el trabajo discute el intercambio convectivo térmico entre impactos

chorros de gas incompresibles y superficies sólidas. Los sistemas de chorro simple y múltiple se consideran sucesivamente. Se enfatizan el flujo y los parámetros geométricos y las condiciones ambientales en las que emerge el chorro. En particular, se señala el efecto de la inclinación del chorro, del arrastre térmico y del confinamiento del chorro. Los esquemas de boquillas de ranura (ASN) y el conjunto de boquillas redondas (ARN) se ilustran a través de aplicaciones industriales y aeronáuticas. Se proponen correlaciones de diseño. Los datos experimentales obtenidos de la termografía infrarroja se comparan con simulaciones CFD.

2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

Se han propuesto diferentes métodos para determinar la transferencia de calor convectiva local y media en la superficie afectada por chorros de fluido. La mayoría de ellos son experimentales. Por lo general, se basan en el uso de

el diámetro D está comprendido entre 0,005 my 0,05 m. Para SSN, el tamaño de la ranura puede variar de 0.001m a 0.08m.

Un intercambiador de calor controla la temperatura del aire del chorro (s) resultante. El blanco afectado consiste en una placa plana o cóncava horizontal hecha de una delgada lámina de cobre de 40 m de espesor, fijada sobre una lámina epoxídica con espesor inferior a 1 mm. La lámina se trata o se mecaniza químicamente para producir arboledas apretadas de aproximadamente 1 ó 2 mm que forman una resistencia eléctrica continua de alto valor. El circuito resultante está conectado a un generador eléctrico monitorizado por amperímetro y voltímetro. La lámina se calienta uniformemente por efecto Joule.

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