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An experimental investigation of free convection heat transfer in supercritical helium

1980; Elsevier BV; Volume: 23; Issue: 5 Linguagem: Francês

10.1016/0017-9310(80)90014-9

1879-2189

M.A. Hilal, R. Boom,

Spacecraft and Cryogenic Technologies

An experimental study of free convection heat transfer from a copper sphere to supercritical helium is presented. The heat-transfer coefficient is measured in the transposed critical line region covering pressures from 2.3–35 atm (0.23–3.55 MPa) and temperatures from 5.3 to 25 K. Empirical correlations accurate to ±20% between Nu, Pr, Gr, pb, Δp, Tb and ΔT are obtained. A boiling-like phenomenon is observed experimentally near the critical point in that the heat-transfer coefficient h increases with temperature difference ΔT until h reaches a maximum after which h decreases for larger ΔT. On présente une étude expérimentale de la convection thermique naturelle autour d'une sphère de cuivre dans l'hélium supercritique. Le coefficient de convection est mesuré dans la région de la ligne critique pour des pressions entre 2,3–35 atm (0,23–3,55 MPa) et des températures entre 5,3 et 25 K. Des formules empiriques, à ± 20% sont données qui relient Nu, Pr, Gr, pb, Δp, Tb, et ΔT Un phénomène semblable à l'ébullition est observé près du point critique, avec croissance du coefficient de convection h en fonction de la différence de température ΔT jusqu'à atteindre un maximum au delà duquel h décroît pour de plus grands ΔT Es wird über eine experimentelle Untersuchung zur Wärmeübertragung durch freie Konvektion von einer Kupferkugel an überkritisches Helium berichtet. Der Wärmeübergangskoeffizient wird im Bereich unterhalb der kritischen Linie, der Drücke von 2,3–35 atm (0,23–3,55 MPa) und Temperaturen von 5,3 bis 25 K umfaβt, gemessen. Es werden empirische Korrelationen bei einer Genauigkeit von ±20% zwischen Nu, Pr, Gr, pb, Δp, Tb und ΔT angegeben. Ein siedeähnliches Phänomen wird in der Nähe des kritischen Punkts experimentell beobachtet, wobei der Wärmeübergangskoeffizient h zunächst mit der Temperaturdifferenz ΔT zunimmt, bis h ein Maximum erreicht und dann für gröβere ΔT wieder abnimmt. ПpoBeдeнo экcпepиMeнтaльнoe иccлeдoBaниe cBoбoднoкoнBeктиBнoй тeплooтдaчи oт Meднoгo шapa к cBepчкpитичecкoMy гeлию. Кoэффициeнт тeплooтдaчи изMepялcя B oблacти кpитичecкoй линии, Bключaющeй диaпaзoны дaBлeний oт 2,3 дo 35 aтM (0,23 дo 3,55 Mpa) и тeMпepaтyp oт 5,3 дo 25 К. c тoчнocтью дo ±20% пoлyчeны эMниpичecкиe cooтнoщeния Meждy Nu, Pr, Gr, pb, Δp, Tb и ΔT. Boзлe кpитичecкoй тoчки нaблюдaлocь яBлeниe типa кнпeния, Bыpaжaющeecя B тoM, чтo кoэффициeит тeплooтдaчи h yBeличиBaeтcя c yBeличeниeM paзнocти тeMпepaтyp ΔT дo тeч пop, пoкa знaчeниe h нe дocтигиeт MaкcиMyMa, пocлe чeгo Beличинa h yMeньщaeтcя c yBeличeниeM знaчeния ΔT.