P12  INTERFEROMETRICKÝ VÝZKUM PŘESTUPU TEPLA PŘIROZENOU KONVEKCÍ VE ŠTĚRBINÁCH CHLADICÍCH ELEMENTŮ

Výzkum přestupu tepla ve štěrbinách chladicích elementů [3-14] byl prováděn pomocí holografického Machova – Zehnderova interferometru, viz obr. 13-9 v kap. 13.7. Jednalo se zviditelnění teplotních polí a vyhodnocení parametrů přestupu tepla (teplotních gradientů u teplosměnných povrchů, součinitele přestupu tepla a Nusseltových čísel) ve vertikálních a nakloněných štěrbinách o různých šířkách se symetrickým i nesymetrickým ohřevem v oblasti laminárního proudění. Pro měření byl použit model uvedený na obrazu 1, který se skládá ze dvou elektricky vyhřívaných duralových desek, osazených termočlánky pro měření povrchových teplot. Šířka štěrbiny je nastavitelná a model lze natáčet pro vytvoření nakloněné štěrbiny.

 

Obraz 1  Model štěrbiny

Na obrazu 2 jsou ukázky interferogramů teplotního pole ve vstupních úsecích štěrbiny. Interferometr byl při těchto měřeních seřízen na nekonečnou šířku interferenčních proužků v referenční oblasti, a proto interferenční proužky představují prakticky izotermy teplotního pole..

 

Obraz 2  Teplotní pole ve vstupním úseku vertikální a šikmé štěrbiny

Na levém interferogramu v obraze 2 je teplotní pole ve vertikální nesymetricky vyhřívané štěrbině o šířce 8 mm, při teplotě povrchu levé desky 75,8 °C, teplotě povrchu pravé desky 50,8 °C a teplotě okolí 21,7 °C. Na pravém interferogramu je teplotní pole v nakloněné symetricky vyhřívané štěrbině o šířce 8 mm, při teplotě povrchů desek 51,3 °C a teplotě okolí je 21,9 °C. Z interferogramů je zřejmé, že mezi vyhřívanými deskami dochází v důsledku vztlakových sil k proudění vzduchu směrem vzhůru, přičemž tepelné mezní vrstvy se rozšiřují, spojují a zvyšuje se teplota v ose štěrbiny. Zvětšování tlouštěk mezních vrstev a zvyšování teploty v ose štěrbiny způsobuje zmenšování teplotních gradientů na povrchu a zmenšování lokálních parametrů přestupu tepla.