Heat-transfer processes in a two-stage high-pressure (41.3 MPa) reciprocating gas compressor were investigated experimentally. Heat-transfer correlations were obtained from the measured heat-flux data and flow conditions. The heat fluxes at five locations of the second-stage cylinder of the compressor were measured with heat-flux probes constructed from eroding thermocouples with their backside temperatures measured by a second thermocouple. The exponents of the Reynolds number in the current heat-transfer correlations for different time periods of a complete compression cycle were approximately equal to one. During the compression with discharge process, an additional term containing the Reynolds number was required in the correlation to account for the enhanced heat-transfer rate caused by the increased mass flux flowing in the cylinder. The effects of various parameters of the heat-flux probe on the wall heat flux, deduced from the measured instantaneous surface temperature, were investigated. From the parametric study, it was found that variation of the backside temperature of the heat-flux probe had a strong effect on the deduced wall heat flux. This and the experimental evidence of transient backside temperature indicated the necessity of the measurement of the backside temperature in this study

چکیده 

فرآیندهای انتقال حرارت در یک کمپرسور گاز رفت و برگشتی دو مرحله­ ای فشار بالا (41.3 MPa) به صورت تجربی بررسی شده است. روابط انتقال حرارت از داده­ های شار حرارتی اندازه ­گیری شده است و شرایط جریان به دست آمده است. شار حرارتی در پنج نقطه از سیلندر مرحله­­ ی دوم کمپرسور بوسیله­ ی پروب­ های ساخته شده از ترموکوپل­ های فرسایشی با دماهای پشت اندازه­ گیری شده توسط یک ترمو­کوپل ثانویه اندازه ­گیری می­شود. با تعیین عدد رینولدز در روابط انتقال گرما برای دوره­ های زمانی مختلف یک سیکل کامل کمپرسور مقدار آن در دوره ­های مختلف به طور تقریبی یکسان شد. در طول تراکم همراه با فرآیند تخلیه، یک ترم اضافی عدد رینولدز مورد نیاز در روابط را در بر می­گیرد تا باعث افزایش نرخ انتقال گرما بوسیله­ ی افزایش شار جرم سیال در داخل سیلندر شود. اثرات پارامترهای مختلف پروب شار گرما بر روی شار گرمای دیواره، استنباط شده از دمای لحظه ­ای اندازه­ گیری شده­ ی سطح، مورد بررسی قرار گرفته است. از مطالعه­ ی پارامتری، می­توان دریافت که تغییرات دمای پشت ناشی از شار حرارتی پروب یک تأثیر شدید بر روی استنباط شار حرارتی دیواره دارد. این و یافته­ های تجربی در مورد دمای پشت گذرا لزوم اندازه­ گیری دمای پشت را در این مطالعه نشان می­دهند.