Diese Arbeit wurde unterstützt von der Israel Science Foundation Grant # 281/14.

1. Messstrecke für Messungen der momentanen Temperatur
<ol><li>Herstellungsprozess der Messstrecke (Abbildung 2( )
	<ol>
<li>Schneiden Sie ein Segment eines Rohr mindestens 70 cm lang. Hinweis: Der Durchmesser und Wandstärke der Messstrecke sollte identisch mit dem des Rohres in der Versuchsanlage verwendet werden.</li>
		<li>Verwenden einer Fräsmaschine, um 4 angrenzende schmalere Fenstern entlang des Rohres in der Messstrecke zu schneiden, jedes Fenster ist 6 mm breit und 80 mm lang, mit einem 25-mm-Abstand zwischen aufeinander folgenden Fenstern.</li>
		<li>Schneiden Sie von 12 µm dünnen Edelstahl-Folie 40-60 Cmlong und 12 mm breite Streifen. Hinweis: Die Folie wird verwendet werden, um die Fenster in das Prüfrohr zu versiegeln. Der rostfreie Stahl sollten mit zwei goldenen Streifen beschichtet werden, die einen kleinen Abstand von den Enden der Folie zu markieren und zu Schweißen der Versorgungsleitung abgesichert, erwärmen die Folie, siehe Abbildung 2verwendet werden sollen.</li>
		<li>Messen Sie die Folie elektrischen Widerstand mit einem Ohmmeter.</li>
		<li>Legen Sie die Folie innerhalb des Rohres nach den unten beschriebenen Schritten.<ol>
<li>Schaffen Sie eine Basis für das Einfügen der Folie in die Messstrecke aus einem starren Rohr mit einem Außendurchmesser gleich derjenigen der Rohr-Innendurchmesser Test gemacht. Zu diesem Zweck zu schneiden, eine 20 mm breit und ca. 80 cm lange Teil der Rohrwand</li>
			<li>Bestreichen Sie die Basis mit Fett, bevor man die Folie auf, trennen die Basis aus der Folie zu einem späteren Zeitpunkt zu ermöglichen.</li>
			<li>Legen Sie die Folie auf der Grundlage und glattstreichen. Ein Tuch mit Alkohol nehmen und die Folie von irgendein überschüssiges Fett zu reinigen.</li>
			<li>Tragen Sie den Kleber auf der Folie-Peripherie und auf die drei Segmente der Folie, die Lage der Brücken zwischen den aufeinander folgenden Fenstern entspricht. Hinweis: Der Leim hat stark mit einer anfänglichen erhärtungsdauer von mindestens 20 Minuten sein, um ausreichend Zeit für die Folie-Anlage-Prozess zu gewährleisten; Epoxy DP 460 dient.</li>
			<li>Legen Sie die Basis mit der Folie in die Messstrecke mit der Folie nach oben in Richtung Fenster. Hinweis: Dieser Prozess sollte von zwei Personen durchgeführt werden.</li>
			<li>Sicherstellen Sie, dass die Folie wird mit dem Windows ausgerichtet, die goldenen Streifen sollte am Rand der beiden externen Fenster. Sobald die Folie richtig platziert und die Fenster deckt, verlinken Sie die Grundlage das Prüfrohr an jedem Ende mit einer Klammer.</li>
			<li>Sorgfältig legen Sie ein gefaltetes Fahrradreifen inneren in das Rohr unter der Basis, Schmieren Sie den Reifen, wenn nötig. Pumpen Sie die Reifen. Während die Inflation beobachten Sie den Kleber auf der Folie verteilen und die Basis zu erreichen. Hinweis: Der Druck durch den aufgeblasenen Reifen sollte garantieren, dass der Kleber der Folie und der Rohr-Innenwand binden. Auch werden die Folie an die Krümmung des Rohres zu gestalten und reduziert mögliche Störungen der Strömung durch die Folie oder der Kleber.</li>
			<li>Deaktivieren Sie mit einem Tuch alle überschüssigen Klebstoff, der die Fensteröffnungen erreicht hat.</li>
			<li>Den Kleber trocknen lassen für 24 h Deflate Reifen, entpacken Sie es und öffnen Sie die Klemmen.</li>
			<li>Trennen Sie die Basis von Folie und Rohr in den folgenden Schritten:<ol>
<li>Berühren Sie sanft jedes Ende der Basis zu fühlen, welche Ende ist einfacher zu trennen, und beginnen deshalb trennen.</li>
				<li>Verwenden Sie eine lange Walze oder einem ähnlichen Gegenstand, trennen die ursprüngliche Grundlage allmählich, langsam in das Rohr zu bewegen, bis die gesamte Basis verbunden ist und die Folie sicher unbeschädigt auf dem Rohr bleibt. Hinweis: Dieser Prozess sollte sorgfältig durchgeführt werden, um das Siegel zu schützen; Wenn die Dichtung ist ein neues ruiniert sollte Hitze Transfereinheit Test Rohr gemacht werden.</li>
				<li>Überprüfen Sie, dass das Rohr dicht ist, schließen ein Ende des Rohres und das Rohr mit Wasser zu füllen.</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
		<li>Reinigen Sie das überschüssige Fett von der Innenseite des Rohres mit Wasser und Seife.</li>
		<li>Verbinden Sie die elektrischen Heizdrähten durch Schweißen zu den goldenen Streifen auf der Folie. Hinweis: Um die Folie an diesen Stellen zu schützen, wird empfohlen, zunächst einen kleine Cooper-Chip an der Folie verknüpfen und dann den Draht zu Schweißen.</li>
		<li>Verbinden Sie mit einem thermischen Klebstoff ein T-Typ Thermoelement am unteren Rand jedes Fenster. Diese Thermoelemente werden später bei der IR-Kamera-Kalibrierung verwendet werden. Hinweis: Die Temperaturwerte von Thermoelemente sind aufgenommen und über einen PC mit einem A/D-Wandler.</li>
		<li>Sprühfarbe der äußeren Seite der Folie mit einem schwarzen Matten Spray um den Emissionsgrad zu maximieren.</li>
	</ol></li>
	<li>Anwenden von Wärmestrom, Folie
	<ol>
<li>Die Elektroheizung Drähte von der Kante der Folie auf ein DC-Netzteil anschließen.</li>
		<li>Setzen Sie den elektrischen Strom, so dass die Folie eine gewünschte Temperatur zu erreichen. Hinweis: Erreichen Sie eine Temperatur, die das Rohr beeinträchtigen könnten nicht. Für Plexiglas ist die Grenze ca. 45 ° C. Achten Sie aber darauf, die Folie genug um sicherzustellen, dass die Folie Temperatur wenigstens ein paar Grad über der Wassertemperatur Zulauf, auch während der Kühlung Staat aufgrund der vorübergehenden Veränderungen erwartet, in den Fluss bleibt zu heizen.</li>
		<li>Berechnen der Wärmestrom angewendet Q = I2R wo I ist der Strom angewendet und R ist die Folie elektrischen Widerstand. Hinweis: Die Wärmeübertragung vom äußeren Folienseite, das offen an der Luft ist vernachlässigbar im Vergleich zu den Wärmeübergang zum Wasser im inneren Rohr2.</li>
		<li>Verbinden Sie einen PC steuerbaren elektrischen Schalter mit einem der Hitze Flussmittel Drähte um die Hitze Flussmittel impulsive Initiierung und Herunterfahren zu kontrollieren.</li>
	</ol></li>
	<li>IR-Kamera Hinweis: detaillierte Einzelheiten der IR Kamera im Labor in Ferhstman3,4ersichtlich. Die Kamera ist mit einem PC verbunden und von einem Computer gesteuert.<ol>
<li>Wenn möglich, schließen Sie die IR-Kamera auf einen Satz von Schienen ermöglichen dreidimensionale Bewegung der Kamera, leicht in verschiedenen Positionen entlang der Messstrecke zu stellen.</li>
		<li>Schalten Sie die IR-Kamera ein paar Minuten vor der Durchführung von Messungen, die internen Sensoren nehmen Sie sich Zeit auf die gewünschte Temperatur abkühlen lassen.</li>
		<li>Legen Sie die IR-Kamera ein paar Zentimeter von der Oberfläche innerhalb der Brennweite der Kamera, um die Fokussierung zu ermöglichen. Hinweis: Je nach Kameraauflösung sicher sein, dass die gemessenen Fläche nicht kleiner als ein einzelnes Pixel. Es empfiehlt sich, die Fläche gemessen bestehend aus einer Anzahl von Pixeln haben.</li>
		<li>Fokus der IR-Kamera setzen.</li>
		<li>IR-Kamera-Kalibrierung:<ol>
<li>Gelten Sie Wärmestrom, wie in 1.2 und warten bis ein thermische Steady-State, d.h. erreicht ist wenn die Thermoelemente auf die Folie aufzeichnen Konstante Temperatur platziert. Messen Sie die Umgebungstemperatur in der Nähe der Versuchsanlage mit einem Thermoelement. Hinweis: Diese Temperatur wird als der reflektierten Temperatur der Oberfläche verwendet werden. Dieser Parameter ist für einen hohen Wert der Oberfläche Emissionsgrad fast zu vernachlässigen.</li>
			<li>Geben Sie die Umgebungstemperatur als die IR-Kamera-Parameter der reflektierten Temperatur.</li>
			<li>Vergleichen Sie für jedes Fenster in der Folie die Temperatur von der IR-Kamera an die Aufnahme des thermoelementes dieses Fensters aufgezeichnet. Die Temperaturaufzeichnung der IR-Kamera ist gleich der Temperatur aufgezeichnet durch das Thermoelement Emissionsgrad Eigentum der IR-Kamera justiert. Hinweis: Dies kann für mehrere Hitze Flussmittel Werte; Allerdings ist der Emissionsgrad nicht empfindlich bei relativ niedrigen Temperaturbereich. In der experimentellen Aufnahmen war der durchschnittliche Wert der Emissionsgrad 0,98.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. Messungen von Taylor Bubble translatorische Geschwindigkeit und seine Länge
<ol><li>
Optischen Sonde Hinweis: die optischen Sonde enthält eine Laser-Lichtquelle und einer Photodiode. Wenn der gesamte Querschnitt des Rohres Wasser enthält, wird der Laserstrahl auf die Fotodiode, wodurch der Kreislauf geschlossen werden darauf hingewiesen. Trifft der Laserstrahl auf die Luftblase, ist von der Photodiode stieß und öffnet den Stromkreis. So wird ein binäres Signal erhalten, angeben, ob die optische Sonde vor eine Luftblase oder eine flüssige Schnecke ist.<ol>
<li>Um den Sensor der A/D-Karte verbinden, erstellen Sie die folgende Schaltung (Abbildung 3).</li>
		<li>Schalten Sie den Laser, richten Sie sie an der Diode. Überprüfen Sie den digitalen Eingang der Schaltung A/D-Software. Wenn der Laser Diode trifft, dann ist der Stromkreis geschlossen und ein positives Signal erscheinen soll. Hinweis: Stellen Sie sicher, dass die Diode empfindlich auf die Ausgabe der Wellenlänge des Lasers. Die optischen Sensoren Daten mit einer Rate von 1 kHz erfasst.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Versuchsdurchführung
<ol><li>Die Versuchsanlage die Messstrecke von Flanschen oder Rohr Datensätze herstellen.</li>
	<li>Die elektrischen Heizdrähten an der Stromquelle und die Thermoelemente, computergesteuerten Temperatur-Recorder anschließen.</li>
	<li>Die IR-Kamera vor der Messstrecke an der gewünschten Stelle zu platzieren.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass die Kamera auf der Folie ausgerichtet ist; Dies ist einfacher mit den Wärmestrom auf zu tun.</li>
	<li>Gelten Sie Wärmestrom (1.2), und führen Sie die IR-Kamera-Kalibrierung (1.3.5).</li>
	<li>Legen Sie die zwei optische Sonden entlang das Prüfrohr Hinweis: Wenn möglich, legen Sie einen optischen Sensor an der Position des IR-Kamera; Dies ermöglicht Synchronisation zwischen die Temperaturmessung und die Lage der Blase, da die Blase nicht für die IR-Kamera sichtbar ist. Falls dies nicht möglich ist, achten Sie darauf, die Ergebnisse rechtzeitig entsprechend verschieben, die Blase-Geschwindigkeit und die Distanz zwischen der IR-Kamera und die optischen Sonde.<ol>
<li>Überprüfen Sie, dass der Laserstrahl in der Tat die Diode trifft und einen positiven Wert ergibt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Schalten Sie die Pumpe und legen Sie die gewünschte Durchflussgeschwindigkeit. Gelten Sie Wärmestrom durch die Anpassung des Stroms des Netzteils.</li>
	<li>Warten Sie, bis eine Steady-State-Temperatur erreicht ist. Führen Sie das Computerprogramm die Wandtemperatur der einphasigen rohrströmung aufzeichnen. Hinweis: Um die Wirkung der Taylor-Blase auf den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten zu isolieren, ist es wichtig, Messen Sie zuerst den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten in einphasigen Strom auf eine identische Flow Rate und Wärme Flussmittel wie in der zwei-Phasen-Experimente. Es empfiehlt sich, diese vor jeder einzelnen Veranstaltung durchführen.</li>
	<li>Führen Sie das Computerprogramm regelt, dass die Blase-Injektion. Hinweis: Dieses Programm sollte zuerst injizieren eine einzelne Taylor Blase und dann gleichzeitig messen die Wandtemperatur mit der IR-Kamera und aufzeichnen die binäre Signale der beiden optischen Sonden. Diese beiden Maße sollten synchronisiert werden, um zusätzliche Zeitverschiebungen zwischen den Aufnahmen zu vermeiden.</li>
	<li>Zwischen den Läufen setzen Sie ausreichende zeitliche Verzögerung um sicherzustellen, dass das System zurück zu den ursprünglichen Bedingungen, d.h. kehrt die Wandtemperatur auf den Anfangswert der einphasigen Steady State. Hinweis: Es ist möglich, dass die Wandtemperatur der einphasigen stationäre Strömung in Fällen steigen wo eine hohe Wärmestromdichte kontinuierlich leuchtet. Dies sollte vermieden werden, indem Sie schließen den Wärmestrom und eine Pause in den Experimenten.</li>
</ol>4. Datenverarbeitung
<ol><li>Der Wärmeübergangskoeffizient für einphasige Steady-State-Bedingungen basierend auf GL. 1 zu berechnen. Hinweis: Dieser Koeffizient ist unabhängig von der Zeit. Es wird als Normalisierung Faktor in der Folge verwendet werden.<ol>
<li>Für jedes einzelnes Ereignis aufgezeichnet unter gegebenen Bedingungen, die Taylor Bläschen Länge berechnen und translatorische Geschwindigkeit durch Teilung der Abstand zwischen den optischen Sonden, L, durch die Periode Zeitintervall der Tipp Ankunft Zeit, jeder optischen Sensor:  <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq2.jpg"> </img>, wo tL1 und tL2 die Zeiten der Blase Tipp Ankunft an der unteren und oberen optische Sensoren, beziehungsweise sind.</li>
		<li>Verwenden Sie die Taylor Blase translatorische Geschwindigkeit die Blase Länge berechnet durch Multiplikation mit der Dauer der Unterbrechung eines optischen Sonden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berechnung der momentane lokale Wärmeübergangskoeffizient für zwei--Strömung Phasen sollte wie folgt durchgeführt werden: Hinweis: Obwohl der gesamte experimentellen Prozess automatisiert ist, bleiben die Länge und die translatorische Geschwindigkeit Taylor Blasen nicht genau konstant bei jeder einzelne Versuch. Daher variiert der Augenblick, an dem die Blase die Messstelle erreicht. Die optische Sonden und die IR-Kamera haben anderen Frame Preise, 1000 und 30 Hz bzw..<ol>
<li>Mit Hilfe der optischen Sonde befindet sich in der Nähe der IR-Kamera, Aufzeichnung der Augenblick der Blase Tipp Ankunft.</li>
		<li>Dieser Trigger-Signal liefert den Zeitbezug für die IR-Kamera-Aufnahme. Hinweis: Ensemble durchschnittlicher Prozess ist erforderlich, um zu erhalten die konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten als Funktion des Abstandes von der Blase unten an der Messstelle, Z, wo Z= 0 entspricht dem unteren Blase. Diese Parameter sollten durch den Rohrdurchmesser Dnormalisiert werden.</li>
		<li>Legen Sie eine Auflösung für Z/D. Alle aufgezeichneten Datenwerte für jedes einzelne Ereignis (entsprechend identischen Bedingungen) liegen im Bereich von vorgeschriebenen Ortsauflösung und gemittelt werden sollte, um einen einzigen repräsentativen Wert die Wandtemperatur in dieser Entfernung von der Blase zu erhalten unten. Hinweis: Diese räumliche Auflösung sollte basierend auf der Aufnahmefrequenz von der IR-Kamera und die translatorische Geschwindigkeit der Taylor-Blase entschieden werden. In dieser Studie wurde es zwischen 0,15-0,3 übernommen.</li>
		<li>Der Wärmeübergangskoeffizient in Abhängigkeit von der Entfernung der Blase Tipp/Unterseite mit GL. 1 zu berechnen.</li>
		<li>Der zwei-Phasen-lokale momentane Wärmeübergangskoeffizient durch den einphasigen konstanten Koeffizienten zu normalisieren. Hinweis: Dieses Verhältnis entspricht einer Verbesserung in Konvektionswärme Übertragungsrate durch die Blase Passage im Vergleich zum einphasigen Strom.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<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>

Experimentelle Untersuchung der lokalen Wärmeübertragung in transiente rohrströmung ist eine komplizierte Aufgabe, die High-End-Messgeräte und Methoden sowie eine maßgeschneiderte Versuchsanlage insbesondere erfordert eine speziell entwickelte Testabschnitt. Dieses Protokoll zeigt eine Thermographie-Technik, die schnelle zeitliche Veränderungen Wandtemperatur und Wärmeübertragungsrate aufgrund von Schwankungen im Fluss Hydrodynamik treu zu messen vermag.
Eine detaillierte Beschreibung des Herstellungsprozesses der Messstrecke wird vorgestellt. Der entscheidende Schritt bei der Erstellung der Anlage ist einen Teil der Rohrwand durch eine dünne Folie aus rostfreiem Stahl ersetzt. Die Folie wird durch elektrischen Strom erhitzt; ihrer Innenseite richtet sich an das zeitabhängige Strömungsfeld, während die Außenseite durch eine Infrarotkamera somit Erkennung von Änderungen in die momentane Folie Temperatur gefilmt wird. Die zeitliche Reaktion der Folie ist die einzige Einschränkung dieser Technik. Das Material und die Dicke der Folie sollte gewählt werden, ausreichend schnelle Reaktionszeit im Vergleich zu den charakteristischen Zeiten der Phänomene betrachtet.
Die angewandte Methode ermöglicht sofortige IR Kamerabasierte Wärmeübertragung Messungen bezogen auf die beweglichen Taylor Blase durch optische Mittel bestimmt. Ein Ensemble von durchschnittlich Verfahren über zahlreiche Verwirklichungen des Experiments für jede gegebenen Betriebsbedingungen in der vorliegenden Studie angewendet sorgt für zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Die vorgeschlagene Technik kann zur Charakterisierung der lokalen transiente Wärmeübertragung in ein- und Mehrphasiger Strömungen verwendet werden.

In den letzten Jahrzehnten wurden zahlreiche experimentelle Studien der konvektive Wärmeübertragung, mit verschiedenen Techniken, um die Wand bzw. die Temperatur der Flüssigkeit in einer Vielzahl von Fluss-Konfigurationen, Messen durchgeführt. Einer der Faktoren, die die Genauigkeit der Temperaturmessung im instationären Prozesse begrenzt ist die langsame Reaktion der Sensoren. Um lokale momentane Wandtemperatur zu erfassen, muss die Messgeräte schnell genug reagieren, während die Oberfläche die Temperaturerfassung im thermischen Gleichgewicht mit der zeitabhängigen Strömung muss. Die thermische Trägheit der Oberfläche muss also klein genug sein. Die relevanten Zeitskalen richten sich nach der hydrodynamischen Phänomene, die die Änderung in die konvektive Wärmeübertragung führen. Schnelle Reaktionszeit ist somit entscheidend für die Aufnahme der zeitabhängigen Temperatur in Transiente Strömung.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, dient eine IR-Kamera, eine spezielle eigengefertigte Messstrecke aufzuzeichnen, die eine schnelle Temperatur-Antwort auf jede Änderung in den Fluss ermöglicht. Ein Teil der Rohrwand wird abgeschnitten und durch eine dünne Folie aus rostfreiem Stahl ersetzt. Ein ähnlicher Ansatz wurde von Hetsroni Et Al. verwendet. 1, die Folie, die sie benutzten war jedoch zu dick, um Änderungen der momentanen Temperaturen Messen und nur Zeit im Durchschnitt Temperaturen wurden vorgestellt. Verringerung der Dicke der Folie verbessert das Zeitverhalten erheblich. 2 dieses Verfahren wurde im Labor, um konvektive Wärmedurchgangskoeffizienten Zweiphasenströmung3,4 und Transienten Phänomene in einphasigen Rohr fließen5messen.
Ein schematischer Aufbau der Zweiphasenströmung Anlage in Abbildung 1angegeben wird, zusätzliche Informationen über das einzigartige Air Inlet Gerät Babin Et Al. finden Sie im 3
Untersuchung der konvektive Wärmeübertragung in zwei-Phasen-Strömung ist sehr komplex aufgrund der vorübergehenden Fließverhalten und die Wirkung der nichtig Bruch in den Rohrquerschnitt. Daher haben viele Studien nur eine durchschnittliche konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten für einen gegebenen Strömungsregime in Abhängigkeit von bestimmten Strömung Bedingungen6,7,8,9,10 vorgestellt , 11. jedoch die Papiere von Donnelly Et Al. 12 und Liu Et al. 13 stellen Beispiele für zwei-Phasen-lokale Konvektionswärme Übertragung Studien dar.
Die vorliegende Studie befasst sich mit Hitze-Transfer Messungen um eine einzelne längliche (Taylor) Blase injiziert stagniert oder Flüssigkeit in einem Rohr fließt. Die Taylor-Blase breitet sich in einer Konstanten translatorische Geschwindigkeit14,15,16. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Blase wird bestimmt mit optischen Sonden Methode bestehend aus Laser-Lichtquelle und Fotodiode3,4.
Die Kombination von der IR-Kamera und der optische Sonden erlaubt Messungen von der lokalen momentane konvektive Wärmeübertragung als Funktion des Abstandes vom Taylor Blase oben oder unten.
Die momentane Wandtemperatur kann verwendet werden, um den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten, hund die Nusselt-Zahl zu berechnen:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq1.jpg">, (1)
wo q ist der Wärmestrom an der Folie, Tw und T∞ sind die Wandtemperatur und die Eintrittstemperatur Wasser bzw. k ist die flüssige Leitfähigkeit und D ist der Durchmesser des Rohres. Die Massentemperatur, das allgemein verwendet ist, um festzustellen, die Wärmedurchgangskoeffizienten wurde nicht gemessen, um vermeiden Störungen auf den Fluss.

<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

Diese Handschrift enthält Schritt-für-Schritt-Beschreibung des Herstellungsprozesses einer Messstrecke entwickelt, um der lokalen momentane Wärmeübergangskoeffizient als Funktion der flüssigen Durchflussmenge in einem transparenten Rohr zu messen. Mit einigen Änderungen erstreckt sich der Ansatz auf Gas-Flüssigkeit fließt, mit Schwerpunkt auf die Wirkung von einem einzigen länglichen (Taylor) Luftblase auf Hitze-Transfer-Erweiterung. Eine nicht-invasive Thermographie-Technik wird angewendet, um die momentane Temperaturmessung aus einer dünnen Metallfolie, elektrisch beheizt. Die Folie wird geklebt, um einen schmalen Schlitz in das Rohr geschnitten zu decken. Die thermische Trägheit der Folie ist klein genug, um die Variation in die momentane Folie Temperatur zu erkennen. Im Testabschnitt entlang des Rohres bewegt werden kann und ist lang genug, um einen beträchtlichen Teil der wachsenden thermische Grenzschicht zu decken.
Am Anfang jeder einzelne Versuch eine Steady-State mit einem konstanten Wasser Flow Rate und Hitze Flussmittel auf die Folie erreicht und dient als Referenz. Die Taylor-Blase wird dann in das Rohr injiziert. Die Hitze Übertragung Koeffizient Variationen durch Zeitablauf eine Taylor-Blase Vermehrung in ein senkrechtes Rohr wird als Funktion des Abstandes von der Mess-Stelle von der Unterseite der beweglichen Taylor Blase gemessen. Somit stellen die Ergebnisse der örtlichen Wärmedurchgangskoeffizienten. Mehrere unabhängige Durchläufe vorgeformt unter identischen Bedingungen erlauben anfallende ausreichende Daten zuverlässig Ensemble gemittelte Ergebnisse auf die transiente konvektive Wärmeübertragung berechnen. Um dies in einem Bezugssystem bewegt sich mit der Blase durchzuführen, muss die Lage der Blase entlang des Rohres zu allen Zeiten bekannt sein. Detaillierte Beschreibung der Messung der Länge und der translatorische Geschwindigkeit Taylor Blasen durch optische Sonden wird vorgestellt.

Ein Beispiel für die optischen Sensoren Ausgabe Datensätze ist in Abbildung 4 für eine einzelne Taylor Blase steigt in ein senkrechtes Rohr mit stehendem Wasser gefüllt dargestellt. Die ersten große Tropfen steht für die Eröffnung der Strecke durch die Taylor-Blase-Spitze, während der späteren viel kürzere Tropfen nach dem Anstieg auf den ursprünglichen Wert aufgrund des Durchgangs der länglichen Bläschen Rute, repräsentieren die dispergierten Luftblasen im flüssigen Gefolge hinter der Taylor-Blase. Die zeitliche Verschiebung zwischen den Ausgängen der beiden optischen Sonden ist klar und ist aufgrund der Entfernung zwischen den beiden Sonden entlang des Rohres. Die Sonden sind in diesem Experiment Raum von 0,09 m. Berechnung die translatorische Geschwindigkeit von GL. 3 Ergebnisse in Ut= 0,23 m/s; im Einvernehmen mit Dumitrescu13 für eine Taylor-Blase Vermehrung in ein senkrechtes Rohr mit stagnierendem Wasser: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq3.jpg"> Die Taylor-Blase-Länge wird gemessen, mit der Dauer der Passage der längliche Blase die translatorische Geschwindigkeit multipliziert: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57437/57437eq4.jpg"> Das entspricht LB = 3,54D.
Die repräsentativen Ensemble gemittelte Ergebnisse von den lokalen konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten durch Zeitablauf eine 3,5 D einzigen langen Taylor Blase steigt in stehendem Wasser in ein senkrechtes Rohr in Abbildung 5dargestellt werden. Die Ergebnisse werden in einem Bezugssystem bewegt sich mit der Blase-Unterseite, daher die negativen Werte bis Z/D= 3,5 entsprechen der Blase-Region, wo eine dünne Schicht zwischen der Blase und Rohr Wand trennt. Die Zweiphasenströmung konvektiven Koeffizienten Ergebnisse werden durch den einphasigen Strom-Koeffizient-Wert normalisiert. Es ist offensichtlich, dass die maximale Schrittweite in konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten erreicht ein paar Durchmesser hinter der Blase-Unterseite und kann so viel wie zwei Mal höher im Vergleich zu der einphasigen Durchfluss an der gleichen Durchfluss. Darüber hinaus hat die Wirkung der Taylor-Blase auf die Wandtemperatur eine verlängerte Wirkung, bleiben wesentliche bis zu, dass Hunderte von Durchmesser hinter der Taylor unten Blase. Dies ist zurückzuführen auf das Gefolge hinter der Blase. Diese Ergebnisse dienen als ein klarer Beweis für das wachsende Interesse an Zweiphasenströmung als Kühlung Mechanismus.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig1.jpg"> Abbildung 1. Schematischer Aufbau der Versuchsanlage mit Hitze-Transfer-Messungen Testabschnitt. Details des Abschnitts Eingang Luft und Wasser sind im Einsatz vorgestellt. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig2.jpg"> Abbildung 2. Ein schematischer Aufbau der Messstrecke. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig3.jpg"> Abbildung 3 . Der optische Sensor Stromkreis Verbindung zwischen der Diode und der A/D-Karte verbunden mit dem PC. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig4.jpg"> Abbildung 4 . Der optische Sensor Aufzeichnung für eine Taylor-Blase steigt in stehendem Wasser. <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57437/57437fig5.jpg"> Abbildung 5. Lokale Wärmedurchgangskoeffizienten entlang einer einzigen Slug Einheit für stagnierende Flüssigkeit normalisiert (Q= 2100 W/m2). <a href="/files/ftp_upload/57437/57437fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow

Dieses Manuskript beschreibt Methoden zur Messung der lokalen momentane konvektive Wärmedurchgangskoeffizienten in einem ein- oder zweistufigen rohrströmung. Eine einfache optische Methode zur Bestimmung der Länge und der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer länglichen (Taylor)-Luftblase, die sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird ebenfalls dargestellt.

Messungen der lokalen momentane konvektive Wärmeübertragung in einem Rohr - Einzel- und zwei-Phasen-Strömung

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer ...

measurements-local-instantaneous-convective-heat-transfer-pipe-single

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.1K Aufrufe.  Tel-Aviv University. Dieses Manuskript beschreibt Methoden zur Messung der lokalen momentane konvektive Wärmedurchgangskoeffizienten in einem ein- oder zweistufigen rohrströmung. Eine einfache optische Methode zur Bestimmung der Länge und der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer länglichen (Taylor)-Luftblase, die sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird ebenfalls dargestellt.

Serie: Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

Die Analyse der Kontaktschnittstellen für Einzel GaN-Nanodraht-Geräte

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Forschung

Ingenieurwesen

Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards understanding its mechanism. Protonation and conformational changes affect the vibration pattern of amino acid side chains and of the peptide bond, respectively, both of which can be probed by infrared (IR) difference spectroscopy. For proteins whose function can be repetitively and reproducibly triggered by light, it is possible to obtain infrared difference spectra with (sub)microsecond resolution over a broad spectral range using the step-scan Fourier transform infrared technique. With ~102-103 repetitions of the photoreaction, the minimum number to complete a scan at reasonable spectral resolution and bandwidth, the noise level in the absorption difference spectra can be as low as ~10-4, sufficient to follow the kinetics of protonation changes from a single amino acid. Lower noise levels can be accomplished by more data averaging and/or mathematical processing. The amount of protein required for optimal results is between 5-100 &#181;g, depending on the sampling technique used. Regarding additional requirements, the protein needs to be first concentrated in a low ionic strength buffer and then dried to form a film. The protein film is hydrated prior to the experiment, either with little droplets of water or under controlled atmospheric humidity. The attained hydration level (g of water / g of protein) is gauged from an IR absorption spectrum. To showcase the technique, we studied the photocycle of the light-driven proton-pump bacteriorhodopsin in its native purple membrane environment, and of the light-gated ion channel channelrhodopsin-2 solubilized in detergent.

Key steps of protein function, in particular backbone conformational changes and proton transfer reactions, often take place in the microsecond to millisecond time scale. These dynamical processes can be studied by time-resolved step-scan Fourier-transform infrared spectroscopy, in particular for proteins whose function is triggered by light.

Protonen-Transfer und Protein-Zustände Dynamics in Lichtempfindliche Proteine, die durch zeitaufgelöste Step-Scan Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie

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

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics industry. In this technique the chip and/or the substrate is bumped and the two are bonded via these conductive bumps. Many bumping techniques have been developed and intensively investigated since the introduction of the FC technology in 19601 such as stencil printing, stud bumping, evaporation and electroless/electroplating2. Despite the progress that these methods have made they all suffer from one or more than one drawbacks that need to be addressed such as cost, complex processing steps, high processing temperatures, manufacturing time and most importantly the lack of flexibility. In this paper, we demonstrate a simple and cost-effective laser-based bump forming technique known as Laser-induced Forward Transfer (LIFT)3. Using the LIFT technique a wide range of bump materials can be printed in a single-step with great flexibility, high speed and accuracy at RT. In addition, LIFT enables the bumping and bonding down to chip-scale, which is critical for fabricating ultra-miniature circuitry.

We demonstrate the use of the Laser-induced Forward Transfer (LIFT) technique for flip-chip assembly of optoelectronic components. This approach provides a simple, cost-effective, low-temperature, fast and flexible solution for fine-pitch bumping and bonding on chip-scale for achieving high-density circuits for optoelectronic applications.

Laser-induzierte Vorwärtstransfer für Flip-Chip-Packaging der Einzelstümpfe

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

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 potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

Speziation und Bioverfügbarkeit Messungen der Umwelt Plutonium Mit Diffusion in dünnen Schichten

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

Modeling the realistic burning behavior of condensed-phase fuels has remained out of reach, in part because of an inability to resolve the complex interactions occurring at the interface between gas-phase flames and condensed-phase fuels. The current research provides a technique to explore the dynamic relationship between a combustible condensed fuel surface and gas-phase flames in laminar boundary layers. Experiments have previously been conducted in both forced and free convective environments over both solid and liquid fuels. A unique methodology, based on the Reynolds Analogy, was used to estimate local mass burning rates and flame heat fluxes for these laminar boundary layer diffusion flames utilizing local temperature gradients at the fuel surface. Local mass burning rates and convective and radiative heat feedback from the flames were measured in both the pyrolysis and plume regions by using temperature gradients mapped near the wall by a two-axis traverse system. These experiments are time-consuming and can be challenging to design as the condensed fuel surface burns steadily for only a limited period of time following ignition. The temperature profiles near the fuel surface need to be mapped during steady burning of a condensed fuel surface at a very high spatial resolution in order to capture reasonable estimates of local temperature gradients. Careful corrections for radiative heat losses from the thermocouples are also essential for accurate measurements. For these reasons, the whole experimental setup needs to be automated with a computer-controlled traverse mechanism, eliminating most errors due to positioning of a micro-thermocouple. An outline of steps to reproducibly capture near-wall temperature gradients and use them to assess local burning rates and heat fluxes is provided.

We describe the use of micro-thermocouples to estimate local temperature gradients in steady laminar boundary layer diffusion flames. By extension of the Reynolds Analogy, local temperature gradients can be further used to estimate the local mass burning rates and heat fluxes in such flames with high accuracy.

Experimentelle Methoden zur Schätzung der lokalen Wärmeströme und Verbrennungsraten in Steady laminaren Grenzschicht Diffusion Flames

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

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual vortices is necessary in order to study how vortices interact with each other, with the lattice, and with other magnetic objects. Here, we present a protocol for vortex manipulation in thin superconducting films by local contact, without applying current or magnetic field. Vortices are imaged using a scanning superconducting quantum interference device (SQUID), and vertical stress is applied to the sample by pushing the tip of a silicon chip into the sample, using a piezoelectric element. Vortices are moved by tapping the sample or sweeping it with the silicon tip. Our method allows for effective manipulation of individual vortices, without damaging the film or affecting its topography. We demonstrate how vortices were relocated to distances of up to 0.8 mm. The vortices remained stable at their new location up to five days. With this method, we can control vortices and move them to form complex configurations. This technique for vortex manipulation could also be implemented in applications such as vortex based logic devices.

We present a protocol for manipulation of individual vortices in thin superconducting films, using local mechanical contact. The method does not include applying current, magnetic field or additional fabrication steps.

Scannen SQUID-Studie von Vortex Manipulation durch Kontakt vor Ort

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

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 that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

Ice-Generation und die Wärme- und Stoffübertragung Phänomene der Einführung in Wasser zu einem Kältebad von Brine

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

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

Pool-Boiling Wärmeübertragung Enhancement auf zylindrischen Oberflächen mit Hybrid Benetzbare Patterns

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

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of gamma rays created when neutrons interact with soil elements. The main parts of the INS system are a pulsed neutron generator, NaI(Tl) gamma detectors, split electronics to separate gamma spectra due to INS and thermo-neutron capture (TNC) processes, and software for gamma spectra acquisition and data processing. This method has several advantages over other methods in that it is a non-destructive in situ method that measures the average carbon content in large soil volumes, is negligibly impacted by local sharp changes in soil carbon, and can be used in stationary or scanning modes. The result of the INS method is the carbon content from a site with a footprint of ~2.5 - 3 m2 in the stationary regime, or the average carbon content of the traversed area in the scanning regime. The measurement range of the current INS system is &#62;1.5 carbon weight % (standard deviation &#177; 0.3 w%) in the upper 10 cm soil layer for a 1 hmeasurement.

Here, we present the protocol for in situ measurement of soil carbon using the neutron-gamma technique for single point measurements (static mode) or field averages (scanning mode). We also describe system construction and elaborate data treatment procedures.

Messungen von Kohlenstoff im Boden durch Neutron-Gamma-Analyse in statische und Scan-Modi

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

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

Messungen der Wellen in einem Wind-Welle-Tank unter stetigen und zeitlich veränderliche Wind zwingt

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