Wyznaczanie przewodności cieplnej złącz w wiązkach stalowych prętów kwadratowych na podstawie pomiarów w aparacie płytowym

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

Warianty tytułu

EN

Determination of the thermal joint conductance in the square steel bar bundles based on measurements in guarded hot plate apparatus

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne przewodności cieplnej złącz w wiązkach prętów stalowych o przekroju kwadratowym. Wiązki takie stosuje się jako wsad do nagrzewania przy obróbce cieplnej prętów. Przewodność złącz, czyli miejsc w których występuje potencjalny styk prętów, jest jednym z parametrów koniecznych do modelowego wyznaczania efektywnej przewodności cieplnej wiązek. Badania wykonano metodą stanu ustalonego na stanowisku pomiarowym działającym na zasadzie aparatu płytowego. Urządzenia tego typu są standardowo stosowane do pomiarów przewodności cieplnej ośrodków o niewielkiej przewodności cieplnej. Badania wykonano dla próbek mających postać płaskich, upakowanych złóż prętów kwadratowych 10 i 20 mm, dla zakresu temperatury 50650C. Były to pręty ze stali węglowej o zawartości węgla 0,1%. Wyniki badań wykazały, że przewodność złącz w analizowanych złożach mieści się w zakresie wartości od 250 do 420 W/(m2K), rosnąc liniowo w funkcji temperatury.

EN

The paper presents experimental studies of the thermal joint conductance hzl in the steel square bar bundles. Such bundles are applied as a charge in heat treatment of the bars. Thermal joint conductance is necessary for modelling of the effective thermal conductivity of the bundles. The study was performed using a steady state method on the experimental stand which operates on the principle of the guarded hot plate apparatus. Devices of this type are typically applied to the thermal conductivity measurements of the media with low thermal conductivity. The study was performed for samples in the form of flat, packed beds made of bars 10 and 20 mm in the temperature range of 50650C. The joint conductance in the analyzed bar beds is 250 to 420 W/(m2K) and increases linearly with temperature.

Słowa kluczowe

PL

przewodność cieplna złącz; wiązka prętów; przewodzenie kontaktowe; opór cieplny; aparat płytowy

EN

thermal joint conductance; bar bundle; contact conduction; thermal resistance; guarded hot plate apparatus

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 6
• Strony: 92--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31., poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wyczółkowski R.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechniki Częstochowskiej

autor

Benduch A

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechniki Częstochowskiej

autor

Wyleciał T.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechniki Częstochowskiej

autor

Urbaniak D.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechniki Częstochowskiej

Bibliografia

• [1] Dobrzański L. A.: Podstawy kształtowania struktury i własności materiałów metalowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007.
• [2] Rudnik S.: Metaloznawstwo. PWN, Warszawa 1994.
• [3] 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 (1983), 22-33.
• [4] Laden B.: A control system for fuel optimization reheating furnaces. Scandinavian Journal of Metallurgy, 15 (1986), 16-24.
• [5] Mathotra C. P., Pedenekar N. R., Sahay S. S.: Cost model for the steel reheating operation. Industrial Heating, 69 (2002), 67-71.
• [6] Jacobsen R.T., Lemmon E.W., Pennoncello S.G., Shan Z., Wright N.T.: Thermphysical properties of fluids and materials, in Heat transfer handbook, Bejan A., Kraus A.D. (Eds.) John Willey & Sons, New York 2003.
• [7] Raźnjević K.: Tabele cieplne z wykresami. WNT, Warszawa 1966.
• [8] Senkara T.: Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnictwie, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1981.
• [9] Wyczółkowski R.: Kasyfikacja i charakterystyka wsadów porowatych spotykanych w praktyce przemysłowej obróbki cieplnej. Hutnik Wiadomości Hutnicze, 79 (2012), 877-879.
• [10] Kaviany M.: Principles of heat transfer in porous media. Springer-Verlag, New York 1991.
• [11] Wakao N., Wato K.: Effective thermal conductivity of packed beds. Journal of Chemical Engineering, 2 (1968), 24-33.
• [12] Wyczółkowski R.: Modelowanie numeryczne nagrzewania wsadu porowatego z zastosowaniem metody różnic skończonych. METALLURGY 2013. New Technologies and Achievements. A Collective Monograph Edited by Anna Kawałek. Wyd. WIPMiFS PCz. s. 327-337, Częstochowa 2013.
• [13] Carson J. K.: Thermal conductivity bounds for isotropic porous materials. International Journal Heat and Mass Transfer. 48 (2005), 2150-2158.
• [14] Yagi S., Kunii D.: Studies on effective thermal conductivity in packed beds. AIChE Journal, 3 (1957), 373-381.
• [15] Van Antwerpen W., du Toit C. G., Rousseau P. G.: A review of correlations to model the packing structure and effective thermal conductivity in packed beds of mono-sized spherical particles. Nuclear Engineering and Design, 240 (2010), 1803-1818.
• [16] Singh R.: Thermal conduction through porous systems, in Cellular and porous materials: thermal properties simulation and prediction. Wiley-VCH Ver-lag GmbH&Co 2008, 199-238.
• [17] Palaniswamy S. K. A., Venugopal P. R., Palaniswamy K.: Effective thermal conductivity modeling with primary and secondary parameters for two-phase materials. Thermal Science, 14 (2010), 393-407.
• [18] 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.
• [19] Wyczółkowski R., Szecówka L.: Wybrane zagadnienia związane z nagrzewaniem wsadu stalowego o strukturze porowatej. Metalurgia 2009, Nowe technologie i osiągnięcia, Częstochowa, 2009, 337-359.
• [20] Musiał D., Szecówka L., Wyczółkowski R.: Określanie efektywnej przewodności cieplnej wiązek prętów stalowych metodą płaskiej nieograniczonej płyty. Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 9 (2007), 468-472.
• [21] Kunii D., Smith J.M.: Heat transfer characteristics of porous rocks. AIChE Journal, 6 (1960), 71-78.
• [22] Heat transport and afterheat removal for gas-cooled reactors under accident conditions. IAEA-TECHDOC-1163, International Atomic Energy Agency, Vienna, 2000.
• [23] Wyczółkowski R.: Modelowania własności cieplnych wsadu porowatego z zastosowaniem pojęcia komórki elementarnej. Wybrane zagadnienia produkcji i zarządzania w przedsiębiorstwie, Seria Monografie nr 29, Częstochowa, 2012, 54-65.
• [24] Przewodzenie ciepła, pod redakcją S. J. Gduli, PWN, Warszawa 1984.
• [25] 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.
• [26] Polska Norma PN-ISO 8302:1999. Izolacja cieplna. Określanie oporu cieplnego i własności z nim związanych w stanie ustalonym. Aparat płytowy z osłoniętą płytą grzejną.
• [27] www.czaki.pl
• [28] Musiał D.: Wymiana ciepła w wiązce prętów stalowych podczas nagrzewania. Rozprawa doktorska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 2007.
• [29] Paleczek W.: Metody analizy danych (na przykładach). Wydawnictwa Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004.
• [30] Wyczółkowski R., Benduch A.: Możliwości określania kontaktowego przewodzenia ciepła w obszarze wiązek stalowych elementów długich. Wybrane zagadnienia produkcji i zarządzania w przedsiębiorstwie, Wyd. WIPMiFS PCz., Częstochowa 2013, Seria Monografie, 70-89.
• [31] Savija I., Culham J.R., Yovanovich M.M.: Review of thermal conductance models for joints incorporating enhancement materials. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 17 (2003), 43-53.