ISSN:
1432-1181
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
,
Physics
Description / Table of Contents:
Abstract For heatpipes with a structure of open capillaries in the transport section the vapor flow in the tube influences the laminar liquid flow in the capillaries in contrary direction by the shearing of the vapor at the free liquid surface. — The two dimensional Navier-Stokes equation for the liquid flow in the rectangular capillaries has been solved by a Fourier transformation. The evaluation yielded the friction factor of the liquid flow under the influence of the vapor shearing and has been found markedly greater than in case without vapor flow. By this effect the performance of the heatpipe is decreased (e.g. for a Na-heatpipe at 800 °C, 1 m length, 20 mm diameter, the reduction will be about 30%). At the liquid surface are zones with considerable return flow in vapor flow direction which are important for corrosion problems. — In an experimental facility have been investigated plates with different capillary geometries. In the capillaries flowed water and over the plates air in contrary direction. The decrease of the transported water flow rate with increasing air velocity has been investigated. The measured friction factors of the water flow followed rather well the predicted values. This means that the assumptions for the boundary condition at the liquid surface — locally constant shear stress and no ripple formation — hold for the solution of the Navier-Stokes equation. — If the capillaries in the plates are covered by a layer of a fine mesh no influence of the shearing of the air flow on the waterflow in the grooves has been measured. Up to airvelocities of 11.5 m/s (corresponding to an airflow Reynolds number of about 105) no entrainment of water droplets from the mesh could be observed.
Notes:
Zusammenfassung Für Wärmerohre mit offener Kapillarstruktur in der Transportzone beeinflußt die Dampfströmung im Rohrinnern die laminar in den Kapillaren rückströmende Flüssigkeitsmenge durch die Scherwirkung an ihrer freien Oberfläche. Die zweidimensionale Navier-Stokessche Gleichung für die Flüssigkeitsströmung in den Kapillaren wurde durch eine Fouriertransformation gelöst. Die Rechnung ergab, daß der Reibungsfaktor der Flüssigkeitsströmung durch die Scherwirkung des Dampfstromes gegenüber dem Fall ohne Gasreibung erheblich vergrößert wurde, wodurch die Leistung des Wärmerohres beträchtlich verringert wird (für ein Natrium-Wärmerohr bei 800 °C von 1 m Länge und 20 mm Durchmesser um 30%). An der Flüssigkeitsoberfläche treten dann starke Rückströmungen in Richtung des Gasstromes auf, die für Korrosionsbetrachtungen wichtig sind. — In einer Versuchsanlage wurden Platten mit verschiedenen Kapillargeometrien untersucht, wobei in den Kapillaren Wasser und über der Platte im Gegenstrom dazu Luft strömte. Die Abnahme der Wassermenge mit steigender Luftgeschwindigkeit wurde gemessen und die daraus ermittelten Reibungsfaktoren der Wasserströmung mit den theoretischen Werten verglichen. Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung, wodurch die für die Lösung der Navier-Stokesschen Gleichung getroffene Annahme für die Randbedingung an der Flüssigkeitsoberfläche (örtlich konstante Schubspannung) gerechtfertigt ist. — Wenn die Kapillarrillen in den Platten mit einer Lage eines feinmaschigen Siebes abgedeckt waren, konnte ein Einfluß der Scherwirkung des Luftstromes auf den Wasserstrom in den Rillen nicht mehr festgestellt werden. Bis zur Luftgeschwindigkeiten von 11,5 m/s (entsprechend einer Reynolds-Zahl der Luftströmung von etwa 105) wurde kein Herausreißen von Wassertröpfchen aus der Siebfläche beobachtet.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF00751356
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