An Apparatus for Measuring Heat Transfer Rate and Thermal Conductivity of Tubes جهاز لقياس معدل الانتقال الحرارى والتوصيلية الحرارية للمواسير

Abstract

الملخصان معدل انتقال الحرارة والتوصيلية الحرارية هما من أکثر الخصائصالمباشرة والعملية لتقييم أداء المواد لنقل الحرارة ولا توجد طريقة واحدة يمکناعتمادها لقياس الخواص الحرارية للمواد ولکن تقتصر کل طريقة قياس لتحديدالتوصيلية الحرارية على نطاق محدد من قيم التوصيلية الحرارية ودرجاتالحرارة وأنواع معينة من المواد ولا يتم تطبيق طرق قياس التوصيلية الحراريةعلى عينات عشوائية ولکن لکل طريقة يلزم وجود عينة قياسية لها بتصميموأبعاد محددة ومثال على ذلک يتم استخدام عينة دائرية بقطر نصف بوصةمغطاة بطبقة من الجرافيت لتکون معتمة تمامًا في طريقة القياس من نوعيةFlash Laser . ولکن في طريقة Guarded Hot Plate يتم استخدام لوح علىشکل متوازى مستطيلات ذو دقة تصنيع عالية و بأبعاد محددة.بالإضافة إلى القيود السابقة ، تتطلب بعض التجارب معادلات رياضيةخاصة بالإضافة إلى معرفة تامة بالخواص الفيزيائية للمواد وقاعدة معلوماتتتطلب فى بعض الطرق جهاز حاسوب وتناقش هذه الورقة تحديد معدل نقلالحرارة والتوصيلية الحرارية للمواسير فى صورتها التجارية باستخدام جهازبسيط جديد يستخدم معادلة فورييرللاشکال الاسطوانية فى الاتجاه القطرىلتعيين التوصيلية الحرارية للمواسيروتم فى هذه الدراسة قياس معدل التدفق الحرارى عبر عينات مواسير منالکربون استيل ثم تحديد التوصيلية الحرارية لهذه العينات وکانت القيم التى تمقياسها مقاربة لتلک الموجودة بالمراجع المعتمدة والموصفة لهذه المواد فعلىسبيل المثال تم تعيين التوصيلية الحرارية لعينة من الکربون استيل SA 53 Bبقطر داخلى 39.5 مم وقطر خارجى 44.5 مم وبطول 38.5 مم وکانت قيمةالتوصيلية الحرارية 15,2 وات /متر.کلفن بحيود - 5% عن القيمة المذکورةبالمرجع الأمريکى ) American Power Research Institute EPRI ( وهى16 وات /متر.کلفن. وتم أيضا قياس التغير فى معدل التدفق الحرارى لعيناتمواسير عليها رواسب وکان الفارق فى معدل التدفق الحرارى للعينات قبل وبعدالتنظيف واضحا باستخدام الجهاز حيث کانت الزيادة فى معدل التدفق الحرارىبعد التنظيف حوالى 0,8 وات مما يعنى أن الجهاز له حساسية وأدائية عاليةتسمح بالمقارنة بين عينات المواسير للحصول على أعلى المراجل کفاءةAbstract-The heat transfer rate and thermal conductivity are the most direct and realistic properties for evaluating the performance of materials to transfer heat. Each measuring method for determining the thermal conductivity is limited for specific range of thermal conductivities, temperatures and specific types of materials. Thermal conductivity measuring methods are applied to standard samples. Those samples are supplied in a specific design with defined dimensions i.e. are not similar to the forms used in the industry. For example, a circular specimen of half inch finished with a layer of graphite to be completely opaque is used in the Flash Laser Method. But in Guarded Hot Plate method a highly precision plate with definite dimensions is used.In addition to previous limits, some experiments require certain mathematical equations as well as advanced knowledge of physical properties of materials. This paper discusses the determination of heat transfer rate and thermal conductivity of industrial pipes in its commercial configuration using a new simple apparatus which uses the known Fourier equation for radial direction heat transfer in cylindrical pipe.In this study, the rate of heat transfer was measured for samples of carbon steel tubes and then the thermal conductivity of these samples was determined. The values measured weresimilar to those found in the approved and standard referencesFor these materials, for example, the thermal conductivity of a sample of carbon SA 53B was determined with an internal diameter of 39.5 mm and an outer diameter of 44.5 mm and a length of 38.5 mm. The thermal conductivity value was 15.2 W / m2. It was 5% - the value indicated by the American reference Power Research Institute EPRI (16 W / m(.in addition to that the difference between the heat transfer rate of three samples before and after cleaning were studied, the difference was about 0.8 Watt which means that the device has high sensitivity and performance.