Koncepcja stanowiska do pomiarów współczynników wymiany masy/ciepła w mini-wymiennikach

W artykule zaprezentowano wstępną koncepcję stanowiska eksperymentalnego do badań wymiany masy/ciepła w elementach mini-wymienników ciepła. Proponowana metoda badawcza bazuje na technice elektrolitycznej, w której do wyznaczenia współczynników wymiany masy wykorzystuje się zależności opisujące zjawiska elektrolizy. Pomiary powstałych prądów granicznych, powierzchni katody, przy której następuje wymiana roboczych jonów, oraz stężenia jonów w elektrolicie, dają możliwość określenia intensywności wymiany masy. Otrzymane wielkości, wykorzystując analogię pomiędzy procesami przenoszenia masy i ciepła, przelicza się na współczynniki wymiany ciepła.  Proponowana metoda może być również wykorzystywana w mini-skali. Wiąże się to jednak z dodatkowymi warunkami, które muszą być spełnione, aby zminimalizować błędy wynikające ze skali procesu, a związane m.in. z chropowatością powierzchni elektrod, zmianą stężenia na długości katody, czy też grubością średniej warstwy dyfuzyjnej. Zaprojektowane stanowisko będzie umożliwiało badania nad intensywnością wymiany masy/ciepła w mini-wymienniku ciepła z kanałami o przekroju prostokątnym.

Pełny tekst (pdf)

1. Bieniasz B.: Konwekcyjna wymiana masy/ciepła w płytkowych wirnikach regeneratora obrotowego, OW Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2005.
2. Celata G. P., Cumo M., Marconi V., McPhail S. J., Zummo G.: Microtube liquid single-phase heat transfer in laminar flow, Int. J. Heat Mass Transfer, 49 (2006) 3538-3546.
3. Chein R., Chen J.: Numerical study of the inlet/outlet arrangement effect on microchannel heat sink performance, Int. J. Thermal Sci., 48 (2009) 1627-1638.
4. Garcia N., Acosta-Iborra A., Ruiz-Rivas U., Izquierdo M.: Experimental investigation of fluid flow and heat transfer in a single-phase liquid flow micro-heat exchanger, Int. J. Heat Mass Transfer, 52 (2006) 5433-5446.
5. Wetly J. R., Wicks C. E., Wilson R. E., Rorrer G. L.: Fundamentals of momentum, heat and mass transfer, John Wiley & Sons, Inc. 2007.
6. Wilk J.: Experimental investigation of convective mass/heat transfer in short minichannel at low Reynolds numbers, Exp. Thermal Fluid Sci., 33 (2009) 267-272.
7. Wilk J.: Convective mss/heat transfer in the entrance region of the short circular minichannel, Exp. Thermal Fluid Sci., 38 (2012) 107-114.
8. Wiśniewski S., Wiśniewski T. S.: Wymiana ciepła. WNT, Warszawa 1994.