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Recovery-Faktor des frontal angeströmten zylindrischen Mantelthermoelementes mit ebener Stirnfläche

Recovery factor of a cylindrical thermocouple with plane frontal area in normal flow

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Wärme - und Stoffübertragung Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Generally, high flow speeds are required to assure adequate heat transfer conditions in determining rapidly changing fluid temperatures by means of contact thermometers. Consequently, the recovery factor of these temperature gages is of predominant importance with Reynolds- and flow Mach numbers as main influence parameters.

In the present study, the recovery factor of an enclosed thermocouple of 0,5 mm diameter is determined in steam as a function of free stream Mach number and Reynolds number based on the tip diameter. The Mach number range 0,4 ⩽ M ⩽ 0,8 and Reynolds numbers 3000 ⩽ Re ⩽ 9000 were considered respectively. It was found that the recovery factor is relatively small with low Mach numbers and high Reynolds numbers. Increasing the Mach number and lowering the Reynolds number yields higher recovery factors. After reaching a limiting value, no effect of the flow speed is observed and the recovery factor remains constant with increasing Mach number. Of major influence is the separation zone at the tip of the thermocouple.

Zusammenfassung

Zur Messung schnell veränderlicher Fluidtemperaturen mit Hilfe von Berührungsthermometern sind im allgemeinen hohe Anströmgeschwindigkeiten der Fühler notwendig, um gute Wärmeübergangsverhältnisse sicherzustellen. Dadurch erhält der Recovery-Faktor dieser Fühler besondere Bedeutung. Haupteinflußparameter sind hier die Reynolds- und die Machzahl.

Es wird der Recovery-Faktor eines Mantelthermoelementes von 0,5 mm Durchmesser in Wasserdampfströmung in Abhängigkeit von der Anströmmachzahl und der mit dem Manteldurchmesser gebildeten Reynoldszahl auf experimentellem Weg ermittelt. Untersucht werden die Bereiche 0,4 ⩽ M ⩽ 0,8 und 3000 ⩽ Re ⩽9000. Bei niedrigen Machzahlen und hohen Reynoldszahlen sind die Recovery-Werte klein. Sie steigen bis zu einer Grenz-Machzahl mit wachsender Anströmgeschwindigkeit und bei sinkender Reynoldszahl. Oberhalb dieser Grenze besteht keine Abhängigkeit von der Machzahl. Das Recovery-Verbalten des Fühlers wird entscheidend durch die Ablösezone bestimmt, die an der Fühlerspitze auftritt.

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Abbreviations

A:

effektiver Strömungsquerschnitt (Bild 1)

A* :

effektiver engster Strömungsquerschnitt (Bild 1)

a:

örtliche Schallgeschwindigkeit

c:

spezifische Wärme

d:

Durchmesser des Mantelthermoelementes

d1 :

Durchmesser der Thermoelement-Halterung in der Ebene A*

d2 :

Innendurchmesser der Düse, zylindrischer Teil

L:

charakteristische Länge, Lauflänge

M:

örtliche Machzahl

M* :

kritische Machzahl

Pr:

ρ ν cp/λ

Re:

Reynoldszahl (Gl.(7))

Reo :

ao l/νo (Index o: gebildet mit Total werten)

r:

Recovery-Faktor (Gl. (2))

TA :

Referenz-Temperatur: 293,1 K

Ts :

statische Temperatur

Te :

Eigentemperatur

Tt :

Totaltemperatur

u∝ :

Anströmgeschwindigkeit

x:

Längenkoordinate, axiale Richtung

αt :

thermischer Ausdehnungskoeffizient des Düsenmaterials

\(\delta _{l_D }\) :

Verdrängungsdicke der Düsengrenzschicht im Querschnitt A

\(\delta _{l_E }\) :

Verdrängungsdicke der Düsengrenzschicht im Querschnitt A*

ΔJ:

Temperaturdifferenz (Gl. (1))

Ji :

i =1, 2, 3, 4 gemessene Temperaturen

κ:

Adiabatenexponent

ν:

kinematische Zähigkeit

Literatur

  1. Breitkopf, G.: Schadenfrüherkennung bei Dampfturbinen aus dem Temperatur-Übertragungsverhalten von Bauteilgruppen. Brennst.-Wärme-Kraft 28 (1976) 459–463

    Google Scholar 

  2. Geropp, D.: Eine ähnliche Lösung der kompressiblen laminaren Grenzschichtgleichungen für eine Düsenströmung. Acta Mech. (1965) 4

  3. Faltin, H.: Technische Wärmelehre, 5. Auflage. Berlin: Akademie-Verlag 1968

    Google Scholar 

  4. Seban, R. A.; Bond, R.: Skin-friction and heattransfer characteristics of a laminar boundary layer on a cylinder in axial incompressible flow. J. Aeronaut. Sci. (195l) 671–675

  5. Theis. K.: Recovery-Verhalten des frontal angeströmten Mantelthermoelementes in Abhängigkeit von der Anströmmachzahl. Diplomarbeit am Lehrstuhl und Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Universität Karlsruhe 1977

  6. Ryan, L. F.: Experiments on aerodynamic cooling. Thesis Zürich 1951

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Authors and Affiliations

  1. Kühnle, Kopp & Kausch AG, Postfach 265, D 6710, Frankenthal

    G. Breitkopf

  2. Lehrstuhl und Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Universität Karlsruhe, Kaiserstr. 12, D 7500, Karlsruhe 1

    S. Wittig

  3. Lehrstuhl und Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Universität Karlsruhe, Kaiserstr. 12, D 7500, Karlsruhe

    S. Kim

Authors
  1. G. Breitkopf
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  2. S. Wittig
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  3. S. Kim
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Breitkopf, G., Wittig, S. & Kim, S. Recovery-Faktor des frontal angeströmten zylindrischen Mantelthermoelementes mit ebener Stirnfläche. Wärme- und Stoffübertragung 13, 287–292 (1980). https://doi.org/10.1007/BF01002416

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01002416

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