Wybrane modele chłodzenia płyty stalowej w powietrzu i ich walidacja

• Autorzy: Hadała B. , Malinowski Z. , Szajding A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2017.4.9

Warianty tytułu

EN

Selected models of a steel plate cooling in air and their experimental validation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy wybranych modeli warunku brzegowego opartego o efektywny współczynnik wymiany ciepła wykorzystywany w symulacjach numerycznych procesów metalurgicznych. Badania miały na celu wytypowanie zależności pozwalających otrzymać jak najlepsze odwzorowanie pola temperatury płyty pionowej chłodzonej swobodnie w powietrzu od temperatury 900°C. Warunki brzegowe zostały zaimplementowane do programu wyliczającego zmianę temperatury płyty z rozwiązania metodą elementów skończonych równania przewodzenia ciepła. Otrzymane wyniki zostały porównane z pomiarem zmian temperatury płyty podczas chłodzenia. Dokonano również oceny dokładności zastosowanego modelu warunku brzegowego przez jego porównanie ze współczynnikiem wymiany ciepła uzyskanym z rozwiązania odwrotnego. Wykonane testy wykazały, że modele warunku brzegowego typu radiacyjnego oparte na efektywnym współczynniku wymiany ciepła pozwalają najdokładniej modelować zmiany temperatury płyty chłodzonej w powietrzu.

EN

Selected models of the boundary condition for the steel plate cooling in air have been analyzed. The models which utilize effective heat transfer coefficient for modeling steel plates cooling in metallurgical processes have been tested. The research was focused on selection the most accurate boundary condition model for natural cooling of steel plate from a high initial temperature of 900°C. The boundary conditions have been implemented in the finite element software employed for computing the plate temperature from the heat condition equation. The results of the computed plate temperature have been compared with the measurements. Further, the heat transfer coefficient distributions calculated from the selected boundary condition models have been compared with the effective heat transfer coefficient variation obtained from the inverse solution. The conducted research has shown that the radiation type boundary condition utilizing the effective heat transfer coefficient have given the best accuracy in the plate temperature simulations.

Słowa kluczowe

PL

rozwiązanie odwrotne; warunek brzegowy; chłodzenie w powietrzu

EN

inverse solutions; boundary condition; cooling in air

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 84, nr 4
• Strony: 178--183
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hadała B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

autor

Malinowski Z.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

autor

Szajding A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

Bibliografia

• [1] Çengel Yunus. 2007. Heat and mass transfer. New York : McGrawHill.
• [2] Churchill S.W., H.H.S. Chu 1975. “Correlating Equations for Laminar and Turbulent Free Convection from a Vertical Plate”. International Journal of Heat Mass Transfer 18: 1323-1329.
• [3] Devadas C., I.V. Samarasekera. 1986. “Heat transfer during hot rolling of steel strip”. Ironmaking and Steelmaking, 13: 311.
• [4] Hadała Beata, Zbigniew Malinowski. 2010. “Validation of the boundary conditions in on-line temperature model for plate rolling mill”. Archives of Metallurgy and Materials 55: 455-461.
• [5] Kręglewski Tomasz, Tadeusz Rogowski, Andrzej Ruszczyński, Jacek Szymanowski. 1984. Metody optymalizacji w języku FORTRAN. Warszawa: PWN.
• [6] Malinowski Zbigniew, Agnieszka Cebo-Rudnicka, Andrzej Gołdasz, Beata Hadała, Marcin Hojny. 2010. „Modelowanie pola temperatury prętów walcowanych na gorąco”. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 62 (1): 73-77.
• [7] Malinowski Zbigniew, John G. Lenard, M. E. Davies. 1994. “A study of the heat-transfer coefficient as a function of temperature and pressure”. J. Mat. Proc. Tech. 41: 125-142.
• [8] Malinowski Zbigniew, Tadeusz Telejko, Beata Hadała, Agnieszka Cebo-Rudnicka, Artur Szajding. 2014. “Dedicated three dimensional numerical models for the inverse determination of the heat flux and heat transfer coefficient distributions over the metal plate surface cooled by water”. International Journal of Heat and Mass Transfer 75: 347-361.
• [9] Mansouri N., M. Mirhosseini, A. Saboonchi. 2012. “Thermal modeling of strip across the transfer table the hot rolling process”. Applied Thermal Engineering 38: 91-104.
• [10] McAdams W. H. 1954. Heat Transmission. New York: McGraw-Hill.
• [11] Pietrzyk Maciej, Halina Kusiak, Zbigniew Kędzierski. 1991. „Modelowanie procesów walcowania blach na gorąco”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 8: 266-273.
• [12] Shamasundar S., A.A. Tseng, W. Aung. 1993. “Numerical and experimental study of the thermal behavior of coining and upsetting processes”. Journal of Materials Processing Technology. 36 : 199-221.
• [13] Słupek Stanisław, Jerzy Nocoń, Andrzej Buczek. 2002. Technika Cieplna - ćwiczenia obliczeniowe. Kraków: Uczelniane Wyd. Naukowo-Dydaktyczne AGH.
• [14] Wiśniewski Stefan, Tomasz S. Wiśniewski. 2000. Wymiana ciepła. Warszawa : Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.
• [15] Zhou S.X. 2003. “An integrated model for hot rolling of steel strips”. Journal of Material Processing Technology 134: 338-351.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).