Wpływ ciśnienia oraz odległości od dyszy na gęstość strumienia ciepła przejmowanego podczas chłodzenia laminarnego

• Autorzy: Jasiewicz Kamil , Jasiewicz Elżbieta , Hadała Beata , Cebo-Rudnicka Agnieszka , Malinowski Zbigniew
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było wyznaczenie średniego współczynnika przejmowania ciepła i średniej gęstości strumienia ciepła podczas procesu chłodzenia laminarnego na powierzchni cylindrycznego czujnika, wykonanego ze stopu Inconel 600, nagrzanego do 900℃. W celu identyfikacji tych parametrów użyto programu komputerowego, który wykorzystuje zagadnienie odwrotne do równania przewodzenia ciepła. Podczas eksperymentu zmierzono temperatury w trzech punktach, umieszczonych wewnątrz czujnika, w trakcie przebiegu procesu chłodzenia laminarnego. Wyniki pomiarów posłużyły jako dane wejściowe do obliczeń numerycznych. Średnie wartości współczynnika przejmowania ciepła oraz średnie gęstości strumienia ciepła, zostały wyznaczone dla trzech obszarów ograniczonych przez promienie równe 1,6, 5,6 i 10 mm. Otrzymane wyniki obliczeń numerycznych zaprezentowano w formie wykresów zależności średnich wartości współczynnika przejmowania ciepła i gęstości strumienia ciepła od temperatury powierzchni. Przedstawiono również wykresy charakterystyk termicznych chłodziwa dla analizowanych obszarów. Analiza tych wykresów pozwoliła określić wpływ ciśnienia chłodziwa i odległości dyszy od powierzchni chłodzonej, na zdolność przejmowania ciepła przez ciecz chłodzącą z powierzchni czujnika.

Słowa kluczowe

PL

chłodzenie strugą wody; współczynnik przejmowania ciepła; gęstość strumienia ciepła; zagadnienie odwrotne do równania przewodzenia ciepła

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Zeszyty Energetyczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 7
• Strony: 39--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Jasiewicz Kamil

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

autor

Jasiewicz Elżbieta

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

autor

Hadała Beata

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

autor

Cebo-Rudnicka Agnieszka

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

autor

Malinowski Zbigniew

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

Bibliografia

• [1] Telejko T., Chłodzenie powierzchni metali za pomocą cieczy w warunkach wysokich temperatur, Wydawnictwa AGH, Kraków 2016.
• [2] Nukiyama S., The maximum and minimum values of the heat Q transmitted from metal to boiling water under atmospheric pressure, International Journal of Heat and Mass Transfer 1966, 9, 1419-1433. DOI: 10.1016/0017-9310(66)90138-4.
• [3] Qiu L., Dubey S., Choo F.H., Duan F., Recent developments of jet impingement nucleate boiling, International Journal of Heat and Mass Transfer 2015, 89, 42-58. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.025.
• [4] Xu F., Gadala M.S., Heat transfer behavior in the impingement zone under circular water jet, International Journal of Heat and Mass Transfer 2006, 49, 21-22, 3785-3799. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.03.034.
• [5] Hauksson A.T., Fraser D., Prodanovic V. Samarasekera I., Experimental study of boiling heat transfer during subcooled water jet impingement on flat steel surface, Ironmaking and Steelmaking 2004, 31(1), 51-56. DOI: 10.1179/030192304225011098.
• [6] Li Y., Chen Y., Liu Z., Correlations for boiling heat transfer characteristics of high-velocity circular jet impingement on the nano-characteristic stagnation zone, International Journal of Heat and Mass Transfer 2014, 72, 90347-9051. DOI: 10.1615/IHTC15.tps.009060.
• [7] Mahmoudi S.R., Adamiak K., Castle G.S.P., Two-phase cooling characteristics of a saturated free falling circular jet of HFE7100 on a heated disk: effect of jet length, International Journal of Heat and Mass Transfer 2012, 55, 6181-6190. DOI: 10.1016/J.IJHEATMASSTRANSFER.2012.06.039.
• [8] Beck J.V., Nonlinear estimation applied to the nonlinear inverse heat conduction problem, International Journal of Heat and Mass Transfer 1970, 13(4), 703-716. DOI: 10.1016/0017-9310(70)90044-X.
• [9] Sagheby S.H., Kowsary F., Experimental design and methodology for estimation of local heat transfer coefficient in jet impingement using transient inverse heat conduction problem, Experimental Heat Transfer 2009, 22(4), 300-315. DOI: 10.1080/08916150903099314.
• [10] Jha J.M., Ravikumar S.V., Sarkar I., Pal S.K., Chakraborty S., Ultrafast cooling process with surfactant addictive for hot moving steel plate, Experimental Thermal and Fluid Science 2015, 68, 135-144. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2015.04.004.
• [11] Sarkar I. Behera D.K., Jha J.M., Pal S.K., Chakraborty S., Effect of polymer additive on the cooling rate of a hot steel plate by using water jet, Experimental Thermal and Fluid Science 2016, 70, 105-114. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2015.08.012.
• [12] Wang H., Yu W., Cai Q., Experimental study of heat transfer coefficient on hot steel plate during water jet impingement cooling, Journal of Materials Processing Technology 2012, 212(9), 1825-1831. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2012.04.008.
• [13] Hadała B., Malinowski Z., Telejko T., Cebo-Rudnicka A., Szajding A., Influence of the finite element model on the inverse determination of the heat transfer coefficient distribution over the hot plate cooled by the laminar water jets, Archives of Metallurgy and Materials 2013, 58(1), 105-112. DOI: 10.2478/v10172-012-0159-4.
• [14] Malinowski Z., Cebo-Rudnicka A., Hadała B., Szajding A., Telejko T., Implementation of one and three dimensional models for heat transfer coefficient identification over the plate cooled by the circular water jets, Journal of Heat and Mass Transfer 2018, 54, 2195-2213. DOI: 10.1007/s00231-017-2195-0.
• [15] Karta katalogowa stopu Inconel 600, Bibus Metals.
• [16] Karta katalogowa produktu PROMAFORM-1260, Promat.
• [17] Polska Norma PN-EN 60584-2: 1997 Termoelementy. Tolerancje.
• [18] Karta katalogowa urządzenia MGCplus, Hottinger Baldwin Messtechnik.
• [19] Buczek A., Zastosowanie brzegowego zagadnienia odwrotnego do identyfikacji współczynnika przejmowania ciepła podczas chłodzenia, Wydawnictwa AGH, Kraków 2004.
• [20] Cebo-Rudnicka A., Wpływ warunków chłodzenia oraz przewodności cieplnej wybranych metali na współczynnik wymiany ciepła w procesie chłodzenia natryskiem wodnym, Rozprawa doktorska, Kraków 2011.
• [21] Telejko T., Malinowski Z., Application of an inverse solution to the thermal conductivity identification using the finite element method, Journal of Materials Processing Technology 2004, 146(2), 145-155. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2003.10.006.
• [22] Cebo-Rudnicka A., Malinowski Z., Buczek A., The influence of selected parameters of spray cooling and thermal conductivity on heat transfer coefficient, International Journal of Thermal Sciences 2016, 110, 52-64. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2016.06.031.
• [23] Jasiewicz E., Identyfikacja warunku brzegowego wymiany ciepła na powierzchni chłodzonej natryskiem wodnym, Praca magisterska, Kraków 2020.
• [24] Malinowski Z., Numeryczne modele w przeróbce plastycznej i wymianie ciepła, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).