A graphite resistance heater for a hypersonic wind tunnel using nitrogen: Part II. Analysis of heater performance

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1962, Vol.5 (11), p.1095-1104
• Main Authors: Lord, W.T., Shreeve, R.P., Boersen, S.J.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(62)90062-5

A formula is derived for the rise in total temperature of nitrogen flowing through an electric resistance element made of graphite. The derivation of the formula involves, firstly, the consideration of an idealized heating system based on a simple graphite tube, and, secondly, the assumption that the solution of the internal heat transfer problem possesses certain properties. The formula provides a useful basis for the analysis of experimental results from practical heating systems which resemble the idealized system. Such a practical system is exemplified by the graphite heater in the pilot hypersonic nitrogen tunnel at Princeton University (as described in Part I), and the results obtained with this heater are shown to be well represented by the formula. On établit ici une formule donnant l'élévation de température totale de l'azote s'écoulant à travers une résistance électrique en graphite. Pour ceci on considère premièrement un système de chauffage idéalisé constitué par un simple tube de graphite, et deuxièmement l'hypothèse que la solution du problème de transport de chaleur interne possède certaines propriétés. La formule fournit une base utile pour l'analyse des résultats expérimentaux obtenus avec les systèmes de chauffage réels qui ressemblent au système idéalisé. Un système de chauffage de ce genre est concrétisé par le réchauffeur en graphite de la soufflerie pilote hypersonique de l'Université de Princeton (décrite dans la partie I) et les résultats obtenus avec ce réchauffeur sont bien représentés par la formule. Stickstoff strömt durch ein Widerstands-Heizelement aus Graphit. Eine für diesen Fall geltende Gleichung zur Errechnung des Temperaturanstiegs wird abgeleitet. Dabei wird der idealisierte Fall eines einfachen Graphitrohres zu Grunde gelegt und ausserdem vorausgesetzt. dass die Lösung des inneren Wärmeübergangs gewisse Eigenschaften besitzt. Die Gleichung eignet sich zur Interpretation von Messergebnissen an ausgeführten Erhitzern, wenn diese nicht sehr von dem idealisierten Fall abweichen. Dies gilt für den Graphiterhitzer des stickstoffbetriebenen Hyperschall Windkanals der Princeton University (s. Beschreibung im Teil I) und die daran gewonnenen Messergebnisse stimmen gut mit der Gleichung überein.