Measurement of local heat transfer by means of infrared thermography in pipe flows by rectangular contraction and extension of profile

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Die Strömung im Einlaufbereich von Rohren nach Querschnittsänderungen, wie z.B. bei Wärmeübertragern nach Eintritt aus einem großen Raum oder bei Drehtrommeln und Drehöfen nach Eindüsung, ist durch eine hohe Turbulenz bzw. Wirbelbildung mit örtlicher Rückströmung gekennzeichnet. Die bekannten Gleichungen zur Berechnung des örtlichen Wärmeübergangs und damit der Wandtemperaturen mit den klassischen Lösungen für den thermischen und hydraulischen Anlauf sind daher relativ ungenau bzw. können nicht angewendet werden.Mit einem am Institut neu entwickeltem Meßverfahren kann der örtliche Wärmeübergang relativ einfach und sehr genau gemessen werden. Hierzu wird ein dünnwandiges Rohr aus Metall hergestellt, das von einem elektrischen Strom durchflossen und damit erwärmt wird. Je höher der Wärmeübergang zum durchströmenden Fluid ist, desto niedriger stellt sich die Temperatur ein. Diese wird flächendeckend mit einer hochauflösenden Infrarotthermokamera aufgenommen.Untersucht werden sollen Querschnittsänderungen mit Flächenverhältnissen von 0,01 bis 100 für verschiedene Fluide im Reynoldszahlbereich von 102 bis 105. Die experimentellen Ergebnisse sollen gleichzeitig für die Verifizierung numerischer Berechnungen genutzt werden.