Research of heat and momentum transfer during flow over a tube bundle in the heat exchanger

W pracy przedstawiono wyniki badań przepływu dwufazowego wokół pęku rur. Analizie poddano przestawne i równoległe układy rur w pęku o podział- ce równej 1,66. Wyznaczono pola prędkości oraz rozkład współczynnika wnikania ciepła wokół rur przy pomocy technik DPIV i elektrochemicznej. Wyniki zaprezentowano dla różnych strumieni poszczególnych faz w postaci pól prędkości oraz lokalnych rozkładów liczby Nusselta wokół poszczególnych rur w pęku.This paper presents results of recent studies in two-phase flow around a tube bundle in the model of shell-and-tube heat exchanger. Two types of models of the in-line and staggered arrays with pitch to diameter ratio equal to 1.66 were examined. Two measuring techniques (DPIV and electrochemical) were combined in order to obtain complex data containing fluid velocity fields around tubes and the heat transfer coefficient on tubes' surface. Keywords: two-phase flow, heat transfer, electrochemical method, DPI

Badanie nierównomierności rozkładu współczynnika wnikania ciepła na powierzchni rur oraz niejednorodności struktur wokół rur, przy przepływie mieszaniny dwufazowej z wykorzystaniem metody elektrochemicznej i DPIV

Przeprowadzono badania nad przepływem dwufazowym wznoszącym przez przestawny i równoległy pęk rur. Za pomocą cyfrowej anemometrii obrazowej DPIV dokonano wizualizacji przepływu. Do określenia nierównomierności wymiany ciepła na powierzchni rurek wykorzystano elektrochemiczną metodę opartą na analogii wymiany ciepła i masy. Wyniki otrzymane dwiema metodami zestawiono badając wpływ rozkładu pola prędkości wokół rur na intensywność wymiany ciepła na jej powierzchni.Two-phase vertical flow over a tube bundle was examined. To calculate the heat transfer coefficient on tubes' surface, the electrochemical technique based on heat and mass transfer analogy was used. The Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) technique was applied to create velocity fields around tubes. The results obtained using both methods were compared in order to get an overview of velocity distribution around the tube and its influence on heat transfer intensity on its surface

Examination of selected metal oxides’ effect on the possibility of modifying the color of purple ceramic paint

Ceramiczna farba purpurowa składa się z pigmentu nieorganicznego Purpury Kasjusza i odpowiednio dobranego topnika. Farba znajduje szerokie zastosowanie w zdobieniu porcelany zarówno w technice malarskiej, jak i w technice sitodruku pośredniego (kalki ceramicznej). Przeprowadzone badania miały na celu ustalenie wpływu domieszek tlenków metali na możliwość uzyskiwania różnych odcieni barwy purpurowej i fioletowej. Do ceramicznej farby purpurowej na bazie bezołowiowego topnika, na różnych etapach jej wytwarzania, dodawano następujące tlenki metali: tlenek srebra Ag2O, tlenek chromu Cr2O3, tlenek miedzi CuO, tlenek indu In2O3, tlenek itru Y2O3, tlenek kobaltu Co3O4 i określano parametry barwy L*a*b* uzyskanych farb w stosunku do farby wzorcowej, bez żadnych dodatków. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że stosując domieszkowanie tlenkami metali na różnych etapach wytwarzania farby purpurowej, można uzyskać różne odcienie purpury i fioletu, a przy modyfikacji barwy farby ważny jest również etap dodawania domieszek.Ceramic purple colour consists of Purple of Cassius inorganic pigment and properly chosen flux. The colour is widely used for decoration of porcelain both in painting technique as well as in technique of indirect screen printing (decal). The aim of the carried out tests was to settle influence of metal oxides’ admixtures upon possibility of obtaining various shades of purple and violet colour. The following metal oxides were being added to the ceramic purple colour on the base of its leadless flux, at various stages of its manufacturing: silver oxide Ag2O, chromium oxide Cr2O3, cupric oxide CuO, indium oxide In2O3, yttrium oxide Y2O3, cobaltic oxide Co3O4 and parameters of colour L*a*b* of the obtained colours were defined comparing to the pattern colour, without any admixtures. As the result of the carried out tests it was shown, that performing admixtures of metal oxide at different stages of purple colour’s manufacturing, various shades of purple and violet can be obtained, and during modification of colour the stage of admixtures’ addition is important as well

Experimental investigation of heat transfer performance coefficient in tube bundle of shell and tube heat exchanger in two-phase flow

This paper presents the results of studies in two phase gasliquid flow around tube bundle in the model of shell tube heat exchanger. Experimental investigations of heat transfer coefficient on the tubes surface were performed with the aid of electrochemical technique. Chilton-Colburn analogy between heat and mass transfer was used. Twelve nickel cathodes were mounted on the outside surface of one of the tubes. Measurement of limiting currents in the cathodic reduction of ferricyanide ions on nickel electrodes in aqueous solution of equimolar quantities of K3Fe(CN)6 and K4Fe(CN)6 in the presence of NaOH basic solution were applied to determine the mass transfer coefficient. Controlled diffusion from ions at the electrode was observed and limiting current plateau was measured. Measurements were performed with data acquisition equipment controlled by software created for this experiment. Mass transfer coefficient was calculated on the basis of the limiting current measurements. Results of mass transfer experiments (mass transfer coefficient) were recalculated to heat transfer coefficient. During the experiments, simultaneously conducted was the the investigation of two-phase flow structures around tubes with the use of digital particle image velocimetry. Average velocity fields around tubes were created with the use of a number of flow images and compared with the results of heat transfer coefficient calculations

Identification of structures of gas - liquid flow in a small heat exchanger using the Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) method

Zjawisko przepływu gaz ciecz wokół pęku rur występuje w wielu procesach przemysłowych. W tej pracy przedstawiono przegląd najnowszych badań przepływu dwufazowego wokół pęku rur wykonanych techniką cyfrowej anemometrii obrazowej DPIV z wykorzystaniem kamer o dużej prędkości rejestracji obrazu w wysokiej rozdzielczości. Przedstawiono również wyniki badań własnych przepływu dwufazowego powietrze — woda w modelu płaszczowo rurowego wymiennika ciepła.Two phase flow around a tube bundle exist in many industrial processes. The newest researches of two-phase flow around the tube bundle using the DPIV measuring method and high speed cameras are described in this paper. The experimental setup and measurements of air - water flow in the heat exchanger model are presented. Complexity of two-phase flow is shown using velocity fields and stream lines

The evaluation of physicochemical properties and cytotoxicity of the obtained calcium phosphate cements for filling bone defects in medical applications

Badania przeprowadzono pod kątem oceny właściwości fizykochemicznych, biozgodności i cytotoksyczności cementów wapniowofosforanowych do iniekcyjnego wypełniania ubytków kości w zastosowaniach medycznych. Wszystkie otrzymane cementy zostały porównane w niektórych zakresach: czasu wiązania, wytrzymałości na ściskanie, zarabialności, podatności na iniekcję i integralności w środowisku symulującym płyn fizjologiczny (SBF). Oceniono cytotoksyczność cementów w bezpośrednim kontakcie z niektórymi fibroblastami mysimi 3T3 Balb/C, przy czym udowodniono, że można poprawić ich właściwości przez modyfikację składów i otrzymać iniekcyjne, biozgodne cementy odpowiednie do zastosowań klinicznych.The aim of the research was to evaluate of physicochemical properties and biocompatibility of the obtained calcium phosphate cements, intended for filling bone defects in surgery by means of injection. All obtained cements were compared in terms of the setting time, compressive strength, handling properties, injectability and integrity in SBF. Analysis of cytotoxicity of cements in immediate contact with 3T3 Balb/C mouse fibroblasts has been performed. It was demonstrated that it can improve the properties of calcium phosphate cement by modification its compositions to obtain injectable, biocompatible cements suitable for the clinical use

The determination of Y, Al, Nd and impurities in Y4Al2O9 (YAM) undoped and neodymium-doped samples

Celem niniejszej pracy było oznaczenie głównych pierwiastków (Y, Al, Nd) kryształów YAM niedomieszkowanych i domieszkowanych neodymem oraz zanieczyszczeń śladowych. Pierwszym etapem pracy było dobranie odpowiednich warunków pracy urządzenia do mikrofalowego roztwarzania w celu przeprowadzenia próbek do fazy ciekłej. Następnie wykonano analizę jakościową i półilościową z wykorzystaniem spektrografu emisyjnego w celu określenia poziomu zanieczyszczeń. Oznaczono za pomocą FAAS Al i Nd przy zastosowaniu 0,1% chlorku cezu (bufor jonizacyjny) i 0,2% chlorku lantanu (bufor chemiczny) oraz oznaczono itr za pomocą ICP-OES.The purpose of this study was to determine both the major elements (Y, Al, Nd) of YAM crystals, undoped and doped with neodymium, and impurities. The first stage of the study was the selection of conditions appropriate for microwave digestion in order to transfer the samples to the liquid phase. Then, the qualitative and semiquantitative analysis of the samples using emission spectrography was performed with a view to identifying the level of impurities. The concentration of aluminium and neodymium in YAM samples was determined by FAAS, using 0.1% of cesium chloride (ionization buffer) and 0.2% of lanthanum chloride (chemical buffer). The concentration of yttrium was measured by the ICP-OES method