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Free convection heat transfer to carbon dioxide near the critical point

1966; Elsevier BV; Volume: 9; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1016/0017-9310(66)90055-x

1879-2189

Karl K. Knapp, R. H. Sabersky,

Heat and Mass Transfer in Porous Media

Free convection from a wire to CO2 near its critical point was investigated experimentally. Three general types of flow patterns were observed: (1) the usual free convection flow, (2) a highly turbulent flow in which fluid aggregates similar to bubbles were seen to appear and disappear at the wire, and (3) an oscillating flow in which the usual free convection flow alternated with the "bubble-like" pattern. Strong changes in the slope of the curve of heat-transfer rate vs. wall temperature were observed when the flow pattern changed from the usual pattern to the oscillating type of flow. In experiments in which the wire was replaced by a vertical strip, no unusual flow patterns were noted. It was concluded that a "bubble-like" flow condition can occur in heat transfer to a fluid near the critical point. Such a flow, however, is dependent not only on the variation in fluid properties but also on the geometry of the heating surface. La convection naturelle à partir d'un fil dans du CO2 près du point critique a été étudiée expérimentalement. Trois types généraux de configurations d'écoulement ont été observées: (1) l'écoulement habituel de la convection naturelle, (2) un écoulement très turbulent dans lequel on voit des aggrégats de fluide semblables à des bulles apparaître et disparaître sur le fil, et (3) un écoulement oscillatoire dans lequel l'écoulement habituel de convection naturelle alterne avec la configuration de "bulles". Des changements importants de la pente de la courbe du flux de chaleur en fonction de la température pariétale ont été observés lorsque la configuration de l'écoulement est passée de la configuration habituelle au type oscillatoire d'écoulement. Dans les expériences dans lesquelles le fil a été remplacé par un ruban vertical, aucune configuration inhabituelle d'écoulement n'a été remarquée. On a conclu qu'un écoulement sous forme de "bulles" peut se produire dans le transport de chaleur à un fluide près du point critique. Un tel écoulement, cependant, dépend non seulement de la variation des propriétés du fluide, mais également de la géométrie de la surface chauffante. Die freie Konvention von einem Draht in CO2 nahe dem kritischen Punkt wurde experimentell untersucht. Dabei wurden drei allgemeine Arten von Strömungsformen beobachtet: (1) die gewöhnliche freie Konvektionsströmung, (2) eine stark turbulente Strömung in der blasenähnliche Flüssigkeitsballen am Draht erscheinen und verschwinden und (3) eine oszillierende Strömung in der gewöhnliche freie Konvektion mit blasenähnlicher Strömung abwechselt. Starke Änderungen im Kurvenverlauf des Wärmeübergangs in Abhängigkeit von der Wandtemperatur zeigten sich beim Übergang der Strömung von der gewöhnlichen zur oszillierenden Art. In Versuchen in welchen der Draht von einem senkrechten Streifen ersetzt wurde, konnten keine ungewöhnlichen Strömungsmuster bemerkt werden. Es wird gefolgert, dass "blasenähnliche" Strömungsbedingungen beim Wärme-übergang an eine Füssigkeit nahe dem kritischen Punkt auftreten können. Eine derartige Strömungs-form hängt jedoch nicht allein von der Änderung der Stoffwerte ab sondern auch von der Geometrie der Heizfläche.