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Determination of heat transfer coefficients in steam turbines (1980)

Breitkopf, G. E.

Springer

Heat and mass transfer 13 (1980), S. 195-204

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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: Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zur Bestimmung von Wärmeübergangszahlen vorgestellt, das besonders für Messungen im Dampfturbineninnern geeignet ist. Die Wärmeübergangszahlen werden aus den Temperaturfrequenzgängen der Wandungen erhalten. Zur Bestimmung dieser Frequenzgänge wird der zeitliche Verlauf der Fluidtemperatur mit dem Signal einer Meßstelle korreliert, die dicht unter der Wandoberfläche liegt. Als Testsignal eignet sich die natürliche stochastische Dampftemperaturschwankung, die im Turbineninnern vorhanden ist. Messungen an einer 2 MW-Dampfturbinenanlage zeigten, daß im wichtigen Frequenzbereich 1/s ⩽ ω ⩽ 10/s die Leistungsdichte und die Erhaltungstendenz dieses Signals ausreichend groß ist. Die Erprobung des Verfahrens an einer Teststrecke ergab befriedigende Ergebnisse.

Notes: Abstract A method for the determination of heat transfer coefficients is described which is particularly suited for measurements inside steam turbine cylinders and buckets. The heat transfer coefficients are derived from the temperature frequency characteristics of the walls. Correlations are made between the time-dependent fluid temperature and the corresponding signal received by a detector just below the wall's surface. The natural stochastic temperature variation within a steam turbine can be used as test signal. Measurements in a 2 Megawatt steam turbine demonstrate, that the signal's power density is sufficiently high and the attenuation low within the important frequency range of 1/s ⩽ ω⩽ 10/s. The experimental verification of the method in a steam tunnel showed good results.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01433447

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Electronic Resource

Recovery-Faktor des frontal angeströmten zylindrischen Mantelthermoelementes mit ebener Stirnfläche (1980)

Breitkopf, G. ; Wittig, S. ; Kim, S.

Springer

Heat and mass transfer 13 (1980), S. 287-292

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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: Zusammenfassung Zur Messung schnell veränderlicher Fluidtemperaturen mit Hilfe von Berührungsthermometern sind im allgemeinen hohe Anströmgeschwindigkeiten der Fühler notwendig, um gute Wärmeübergangsverhältnisse sicherzustellen. Dadurch erhält der Recovery-Faktor dieser Fühler besondere Bedeutung. Haupteinflußparameter sind hier die Reynolds- und die Machzahl. Es wird der Recovery-Faktor eines Mantelthermoelementes von 0,5 mm Durchmesser in Wasserdampfströmung in Abhängigkeit von der Anströmmachzahl und der mit dem Manteldurchmesser gebildeten Reynoldszahl auf experimentellem Weg ermittelt. Untersucht werden die Bereiche 0,4 ⩽ M ⩽ 0,8 und 3000 ⩽ Re ⩽9000. Bei niedrigen Machzahlen und hohen Reynoldszahlen sind die Recovery-Werte klein. Sie steigen bis zu einer Grenz-Machzahl mit wachsender Anströmgeschwindigkeit und bei sinkender Reynoldszahl. Oberhalb dieser Grenze besteht keine Abhängigkeit von der Machzahl. Das Recovery-Verbalten des Fühlers wird entscheidend durch die Ablösezone bestimmt, die an der Fühlerspitze auftritt.

Notes: Abstract Generally, high flow speeds are required to assure adequate heat transfer conditions in determining rapidly changing fluid temperatures by means of contact thermometers. Consequently, the recovery factor of these temperature gages is of predominant importance with Reynolds- and flow Mach numbers as main influence parameters. In the present study, the recovery factor of an enclosed thermocouple of 0,5 mm diameter is determined in steam as a function of free stream Mach number and Reynolds number based on the tip diameter. The Mach number range 0,4 ⩽ M ⩽ 0,8 and Reynolds numbers 3000 ⩽ Re ⩽ 9000 were considered respectively. It was found that the recovery factor is relatively small with low Mach numbers and high Reynolds numbers. Increasing the Mach number and lowering the Reynolds number yields higher recovery factors. After reaching a limiting value, no effect of the flow speed is observed and the recovery factor remains constant with increasing Mach number. Of major influence is the separation zone at the tip of the thermocouple.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01002416

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