The experimental study of the effective thermal conductivity of bundles of rectangular steel sections

• Autorzy: Wyczółkowski R.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2014-0030

Warianty tytułu

EN

Badania eksperymentalne efektywnej przewodności cieplnej wiązek stalowych profili prostokątnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Bundles of rectangular steel sections are examples of the porous charge. Due to the voids within the sections, this type of charge is characterized by porosity even exceeding 85%. This makes the thermal properties of these elements, expressed by the effective thermal conductivity kef, totally different from the thermal conductivity of steel. The value of the k_ef coefficient depends on many factors such as: the ratio of the thermal conductivity of steel to that of gas, the structure of the solid matrix and its porosity and the lack of the continuity of the steel phase. The paper describes experimental investigations concerning the measurements of the effective thermal conductivity of a steel sections bundles.

PL

Stalowe wyroby długie takie jak pręty, rury, profile czy różnego typu kształtowniki, podczas obróbki cieplnej nagrzewa się w postaci wiązek. Z punktu widzenia struktury wewnętrznej wsady tego typu, są niejednorodnym ośrodkiem porowatym. Cecha ta sprawia, że własności cieplne tych wsadów, wyrażane za pomocą efektywnej przewodności cieplnej k_ef są zupełnie odmienne od własności cieplnych samej stali. Wiedza na temat kształtowania się wartości współczynnika k_ef obrabianych cieplnie wiązek, jest istotna z punktu widzenia doboru optymalnych parametrów nagrzewania. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika k_ef wykonane dla próbek w postaci płaskich złóż stalowych profili prostokątnych. Badane złoża wykonano z czterech typów profili: 40x20 mm, 40x40 mm, 60x60 mm i 80x80 mm. Pomiary przeprowadzono według metody stanu ustalonego na stanowisku laboratoryjnym działającym na zasadzie jednopłytowego aparatu Poensgena. Wykazano iż badany parametr (oprócz próbek wykonanych z profili 40x20 mm) rośnie w funkcji temperatury. Ponadto jego wartość jest tym większa im większy jest rozmiar profilu tworzącego daną próbkę. Wartości bezwzględne efektywnej przewodności cieplnej badanych próbek, w zależności od temperatury i rodzaju profili, wynosiły od 3,2 do 6,8 W/(mxK). Wartości te stanowią od 0,8 do 0,18 przewodności cieplnej stali z których wykonano profile. Zaprezentowane badania, stanowią jeden z elementów prac prowadzonych przez autorów nad optymalizacją parametrów technologicznych procesów nagrzewania wiązek różnego typu elementów długich, związanych z ich obróbką cieplną.

Słowa kluczowe

EN

effective thermal conductivity; steel sections bundles; heat treatment; hot plate apparatus

PL

przewodnictwo cieplne; profile stalowe; obróbka cieplna; urządzenia grzejne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2014
• Tom: No. 14
• Strony: 119--132
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., fot.,rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wyczółkowski R.

• Czestochowa University of Technology Department of Industrial Furnaces and Environmental Protection, Poland

Bibliografia

• 1. Cheng P., Hsu C. T.: Heat conduction, in: Ingham D. B., Pop I.: Transport Phenomena in Porous Media, Oxford, Pergamon Press, Elsevier Science 1998.
• 2. Furmański P., Wiśniewski T. S., Banaszek J.: Izolacje cieplne - mechanizmy wymiany ciepła, własności cieplne i ich pomiary, Warszawa, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej 2006.
• 3. Hering M.: Podstawy elektrotermii, Warszawa, WNT 1992.
• 4. Jaluria Y.: Numerical simulation of the transport process in a heat treatment furnace. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 25 (1988) 387-399.
• 5. Kajzer S., Kozik R., Wusatowski R.: Walcowanie wyrobów długich, technologie walcownicze. Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2004.
• 6. Kaviany, M.: Principles of Heat Transfer in Porous Media, 2nd edition, New York, Springer 1995.
• 7. Rao T. R., Barth G. J., Miller J. R.: Computer model prediction of heating, soaking and cooking times in batch coil annealing. Iron and Steel Engineering, 60, 9 (1983) 22-33.
• 8. Sahay S. S., Krishman K.: Model based optimisation of continuous annealing operation for bundle of packed rods, Iron and Steelmaking, 34, 1, (2007) 89-94.
• 9. Senkara T.: Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnictwie, Katowice, Wyd. Śląsk 1981.
• 10. Steel Heat Treatment Handbook. Metallurgy and Technologies. Edited by Totten G.E., CRS Taylor & Francis Group, 2006.
• 11. Wiśniewski S., Wiśniewski S. T.: Wymiana ciepła. Warszawa, WNT 2012.
• 12. www.czaki.pl.