Mikrotüp içerisindeki su akışının ısı transfer özellikleri

Dikey olarak aşağı doğru ve yatay akışların konveksiyon ısı transferi, iç ve dış çapları sırasıyla 0.501 ve 1.00 mm ve uzunluğu 398 mm olan bir mikro tüp kullanılarak deneysel olarak incelenmiştir. Test bölümü, yaklaşık olarak 1 kPa'lık mutlak basınçta tutulan bir vakum odasında oluşturulmuştur. Testlerde çalışma sıvısı olarak su seçilip sabit ısı akısı sınır koşulu kullanılmıştır. Tüp girişindeki Reynolds sayısı 600 ve 200 arasında, ısı akışları 3.5 ile 87 kW/m2 arasında değişiyordu. Duvar sıcaklıkları 17 adet T-tipi termokupl kullanılarak ölçüldü, her biri küçük bir lehim kalıbına gömülüp mikro tüpe bağlanmıştır. İki ekstra termokupl, vakum odasının içindeki ortam sıcaklığını ölçtü. Düşük ısı akısında, Nusselt sayısı 4.36 ve 4.36 + %8 aralığına yakınsadı. Ancak ısı akısı 26 kW/m2'nin üzerine çıktıkça, karışık konveksiyonun etkisiyle Nusselt sayısı 4.36'nın çok üzerinde sapmaya başladı. Tüm ısı akıları için boru girişindeki Reynolds sayısı 1800'den küçükken ısı transfer hızında dikey ve yatay konfigürasyonlar arasında fark gözlenmedi. Ancak, boru girişindeki Reynolds sayısı 2000'den büyük olduğunda, Nusselt sayısı dikey olarak aşağı doğru akışta yatay akıştan daha büyüktü. Ayrıca, yüksek Reynolds sayısında, dikey akışın ısı transfer hızı boru girişine doğru monoton bir şekilde artarken, yatay akış termal olarak tamamen gelişmiş görünmektedir.