Zastosowanie dwu- i trójwymiarowego modelu opartego na metodzie elementów skończonych do wyznaczania współczynnika wymiany ciepła z wykorzystaniem rozwiązania odwrotnego

• Autorzy: Hadała B. , Malinowski Z. , Telejko T.

Warianty tytułu

EN

Implementation of the two- and three- dimensional finite element models to the determination of the heat transfer coefficient based on the inverse method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Linie technologiczne ciągłego odlewania stali mają układy chłodzenia wodnego, za pomocą których pasmo jest chłodzone z kontrolowaną prędkością. Zbyt wolne chłodzenie może doprowadzić do niecałkowitego zakrzepnięcia lub wycieków ciekłej stali. Zbyt szybkie chłodzenie powoduje zwykle powstawanie nadmiernych naprężeń cieplnych, które prowadzą do naruszenia spójności i powstawania wad. Wymagane intensywności chłodzenia uzyskuje się za pomocą dysz wodnych o różnej konstrukcji i parametrach przepływu. Skutki chłodzenia mogą być określone za pomocą symulacji numerycznych, w wyniku których określane jest pole temperatury chłodzonego materiału. W celu wyznaczenia pola temperatury konieczne jest opisanie warunków brzegowych występujących w kolejnych fazach chłodzenia. Jest to szczególnie trudne w strefach chłodzenia wodą. Współczynniki wymiany ciepła zazwyczaj wyznaczane są za pomocą rozwiązań odwrotnych, w których pole temperatury chłodzonej próbki obliczane jest metodami numerycznymi. Jednowymiarowe rozwiązania pozwalają na określenie średniej wartości współczynnika wymiany ciepła na chłodzonej powierzchni i jego zmian w czasie. W artykule porównano czas obliczeń oraz dokładność rozwiązania brzegowego zagadnienia odwrotnego dla czterech wartości współczynnika wymiany ciepła, uzyskanych za pomocą modeli dwu- i trójwymiarowych.

EN

Continuous casting lines are equipped with cooling systems which are used to control the strand temperature. Too low cooling rate leads to liquid steel leaks at the strand cut off section. Fast cooling generates high thermal stresses resulting in cracks formed at the strand surface. Suitable rate of cooling can be determined based on numerical simulations. In this case boundary conditions have to be specified at the strand surface. In the continuous steel casting strand is cooled by the water sprays and heat transfer coefficients depend on the water flow rate and pressure. The heat transfer coefficient can be estimated from a solution of inverse boundary problem using the recorded temperature field in the selected points of the water-cooled sample. One dimensional solutions give the possibility to calculate the average value of a heat transfer coefficient. In order to determine the spatial distribution of the heat transfer coefficient in the water spray zone three- or two- dimensional solutions regarded to the temperature field have to be used. In the paper the accuracy and the computation time of the inverse calculations have been compared for four distributions of heat transfer coefficients during water cooling process.

Słowa kluczowe

PL

chłodzenie wodne; współczynnik wymiany ciepła; rozwiązanie odwrotne

EN

water cooling; heat transfer coefficient; inverse problem

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 79, nr 2
• Strony: 79--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hadała B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Malinowski Z.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Telejko T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Beck J. V., Blackwell B., Clair Ch. R. St.: Inverse heat conduction, New York, Wiley, 1985
• 2. Alifanov O. M., Inverse heat transfer problems, Berlin, Springer, 1994
• 3. Taler J:, Duda P.: Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła, Warszawa, WNT 2003
• 4. Buczek A.: Zastosowanie brzegowego zagadnienia odwrotnego do identyfikacji współczynnika przejmowania ciepła podczas chłodzenia, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2004
• 5. Kręglewski T., Rogowski T., Ruszczyński A., Szymanowski J.: Metody optymalizacji w języku FORTRAN. PWN, Warszawa, 1984
• 6. Malinowski Z.: Numeryczne modele w przeróbce plastycznej i wymianie ciepła. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo- Dydaktyczne, Kraków 2005