Zastosowanie aparatu Poensgena do wyznaczania oporu cieplnego złącz w złożach stalowych prętów kwadratowych

• Autorzy: Wyczółkowski R. , Benduch A. , Wyleciał T. , Urbaniak D.

Warianty tytułu

EN

The use of Poensgen apparatus to determination of the joint thermal resistance in the beds of steel square bars

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia badania eksperymentalne związane z wyznaczaniem oporu cieplnego złącz Rzl występujących w wiązkach stalowych prętów kwadratowych. Wiązki takie są jednym z przykładów stalowego wsadu porowatego, jaki spotykamy w procesach obróbki cieplnej wyrobów stalowych. Opór cieplny złącz wyraża ilościowo intensywność przepływu ciepła w miejscach styku prętów formujących wiązkę. Wielkość ta jest jednym z parametrów modelu efektywnej przewodności cieplnej wiązek opartego na analizie oporów cieplnych. Rozpatrywany parametr wyznaczono opierając się na wynikach pomiarów efektywnej przewodności cieplnej próbek analizowanego wsadu. Próbki te miały postać płaskich upakowanych złóż prętów kwadratowych. Do ich wykonania zastosowano pręty 10 i 20 mm. Pomiary wykonano na stanowisku laboratoryjnym działającym na zasadzie aparatu Poensgena, dla zakresu temperatury 50÷650°C. Ustalono, iż opór cieplny złącz w badanych próbkach wynosi od 0,82 do 0,95 oporu całkowitego analizowanych wsadów. W wartościach bezwzględnych parametr Rzl przyjmuje wartości od 0,0023 do 0,004 (m2×K)/W.

EN

The article presents experimental research associated to the determination of the thermal resistance joints Rzl occurring in bundles of steel square bars. Such bundles are one of the examples of a porous steel charge that are met in the processes of heat treatment of steel products. The thermal resistance of joints expresses quantitatively the intensity of the heat flow at the contact points of bars forming a bundle. This value is one of the parameters of the effective thermal conductivity model of bundles based on the analysis of thermal resistance. The investigated parameter was determined based on the results of measurements of the effective thermal conductivity of the charge samples analyzed. The samples were in the form of flat packed square bars bed. To performance the samples used of bars 10 and 20 mm. The measurements were performed on a laboratory stand that operate on the principle of Poensgen apparatus, for temperature range of 50÷650°C. It was established that the thermal conductivity of joints in the investigated samples is between 0.82 to 0.95 of the total thermal resistance of the analyzed charges. In an absolute values the Rzl parameter reaches values between 0.0023 to 0.004 (m2×K)/W.

Słowa kluczowe

PL

wsad porowaty; wiązka prętów; przewodność cieplna efektywna; opór cieplny; złącza; aparat Poensgena

EN

porous charge; bar bundle; effective thermal conductivity; thermal resistance; joint; Poensgen apparatus

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 81, nr 11
• Strony: 746--754
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wyczółkowski R.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Benduch A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Wyleciał T.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Urbaniak D.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Al. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• 1. Wolff E.G., Schneider D.A.: Prediction of thermal contact resistance between polished surfaces. International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 41, 1998, pp. 4469÷3482
• 2. Lamber M.A., Fletcher L.S.: Metallic coatings for enhancement of thermal contact conductance. Journal of Thermophisics and Heat Transfer, vol. 8, 1994, pp. 341÷349
• 3. Ochterbeck J.M., Peterson G.P., Fletcher L.S.: Thermal contact conductance of metallic coated BiCaSrCuO superconductor/ cupper interfaces at cryogenic temperatures. ASME/JSME Thermal Engineering Proceedings, 1991, no. 1, pp. 275÷284
• 4. Parmenter K.E., Maddren J., Marschal E.: Thermal contact resistance on dissimilar pressed metal contacts in a vacuum environment. Thermal Conductivity Conference no. 22, 1994
• 5. Wyczółkowski R.: Kasyfikacja i charakterystyka wsadów porowatych spotykanych w praktyce przemysłowej obróbki cieplnej, Hutnik Wiadomości Hutnicze, t. 79, 2012, s. 877÷879
• 6. Kaviany M.: Principles of heat transfer in porous media, Springer-Verlag, New York 1991
• 7. Wakao N., Wato K.: Effective thermal conductivity of packed beds, Journal of Chemical Engineering, 1968, no. 2, pp. 24÷33
• 8. Wyczółkowski R.: Możliwości określania efektywnej przewodności cieplnej wiązek prętów stalowych na podstawie wybranych modeli literaturowych, Termodynamika i Wymiana Ciepła w Badaniach Procesów Cieplno-Przepływowych, Pod redakcją Roberta Smusza, Rzeszów 2014, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, s. 439÷468
• 9. Bejan A., Kraus A. D.: Thermal spreading and contact resistance, Chapter 4 in Heat transfer handbook, Jon Wille & Sons, Inc
• 10. Sridhar M.R., Yovanovich M.M.: Reviev of elastic and plastic contact conductance models: comparison with experiment. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 1994, no. 8, pp. 663÷640
• 11. Furmański P., Wiśniewski T. S., Banaszek J.: Thermal contact resistances and other thermal phenomena at solid-solid interface, Institute of Heat Engineering – Warsaw University of Technology, Warsaw 2008
• 12. Wyczółkowski R., Szecówka L.: Wybrane zagadnienia związane z nagrzewaniem wsadu stalowego o strukturze porowatej. Metalurgia 2009, Nowe technologie i osiągnięcia, Częstochowa, 2009, s. 337÷359
• 13. Musiał D., Szecówka L., Wyczółkowski R.: Określanie efektywnej przewodności cieplnej wiązek prętów stalowych metodą płaskiej nieograniczonej płyty. Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 2007, nr 7, s. 468÷472
• 14. Senkara T.: Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnictwie. Wydawnictwo Śląski, Katowice 1981
• 15. Przewodzenie ciepła, pod red. S. J. Gduli, PWN Warszawa 1984
• 16. Musiał D.: Wymiana ciepła w wiązce prętów stalowych podczas nagrzewania, Rozprawa doktorska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 2007