Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 22

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  effective thermal conductivity
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
Content available remote Investigation of effective thermal conductivity in porous metallic materials
EN
In this article, an analysis of impact of the form, size and location of pores on the effective thermal conductivity coefficient of porous metallic materials is presented. It is shown the influence of porosity parameters separately on the electronic and phonon; convective and radiation component of effective thermal conductivity. The distribution of the heat flow and temperature in the experimental samples were analyzed. Form and location of pores, which give opportunity to reached minimum electronic and phonon thermal conductivity, and also the most significant factor (porosity parameter), which influence on the electronic and phonon thermal conductivity are found. The previously expressed hypothesis about the impact on the convective motions by not only pores size, but also temperature is confirmed. Dependence of convective and radiation heat conductivity from the pores size in the porous metal material was obtained.
EN
Transverse effective thermal conductivity of the random unidirectional fibre-reinforced composite was studied. The geometry was circular with random patterns formed using random sequential addition method. Composite geometries for different volume fraction and fibre radii were generated and their effective thermal conductivities (ETC) were calculated. Influence of fibre-matrix conductivity ratio on composite ETC was investigated for high and low values. Patterns were described by a set of coordination numbers (CN) and correlations between ETC and CN were constructed. The correlations were compared with available formulae presented in literature. Additionally, symmetry of the conductivity tensor for the studied geometries of fibres was analysed.
EN
In the paper the authors present the effectiveness of the generalized thermal conductivity method for polymer foams, including modelling their geometrical structure. Calculations of the effective thermal conductivity coefficient λ are based on the generally accepted assumption of the additivity of different thermal exchange mechanisms in porous media and this coefficient is presented as a sum the coefficients of conductive λq, radiative λp, and convective λk thermal conductivity. However, in literature not enough attention is given to relations determined by means of the theory of generalized conductivity, including modelling the geometrical structure. This paper presents an analysis of these relations and verifies their ability to predict experimental data in comparison with the best formulae included in the paper [2].
PL
W artykule przedstawiono problem przewodzenia kontaktowego występującego podczas procesów obróbki cieplnej stalowego wsadu porowatego. Podstawą do przeprowadzonej analizy były wyniki badań eksperymentalnych efektywnej przewodności cieplnej kef płaskich złóż prętów o różnym sposobie ułożenia (przestawionym, szeregowym i krzyżowym). Badaniom poddano 12 próbek zbudowanych z prętów o średnicach 10, 20, 30 i 40 mm – po trzy próbki dla każdej średnicy. Następnie na podstawie analizy oporów termicznych dokonano obliczeń współczynnika przewodzenia kontaktowego hkt tych próbek. Parametr ten dla analizowanych próbek zależnie od ich ułożenia, średnicy prętów oraz temperatury wynosi od 50 do 175 W/(m2×K).
EN
The article presents problem of thermal contact conduction during heat treatment processes of steel porous charge. Experimental research results of effective thermal conductivity kef of flat bar beds with various arrangements (shifted, serial and crossed) were used in this analysis. Tests were realised for 12 samples with a different bar diameter – 10, 20, 30 and 40 mm – three samples of each type. Finally, based on analysis of samples thermal resistance, thermal contact conductance was calculated hkt. The thermal contact conductance for analysed samples depends on alignment, diameter and temperature and its value is between 50 and 175 W/(m2×K).
EN
Two-dimensional foam is a type of cellular solid materials containing a high volume fraction of pores. The thermal behavior of foam depends strongly on its microscopic structure. In this study, a two-dimensional closed-cell foam model containing randomly distributed air voids and solid walls is designed via a Voronoi diagram enhanced by the shrinking technique to approximately represent the real foam structure. The porosity, pore size and solid wall thickness of the established random foam structure is examined by introducing the so-called shrinking ratio. Subsequently, the effective thermal conductivity of the rebuilt foam model is numerically presented through the finite element analysis. The numerical results obtained are verified by comparison with the available theoretical and experimental results. In the analysis, the effects of porosity, number of pores and thermal conductivity of solid phase in foam structures are investigated respectively to reveal the relationship of geometric parameters and thermal properties of solid phase with effective thermal conductivity of the foam.
EN
In this paper the problem of modelling graded materials in the form of a fibre composite with varying fibre diameter is considered. The aim of modelling was to determine the micro and macroscopic thermal properties of this type of material, in which the average thermal conductivity in relation to fibre saturation changes was calculated at any point of fibre FGM, and then the effective thermal conductivity of a whole layer of the material was determined. To do that, a unit cell of the material of given structure was isolated and the onedimensional heat flux passing through it was considered. As an effect of the investigation, the procedure of effective thermal conductivities calculation was presented and illustrated with a numerical example. Additionally the discrete and continuous approach to the effective thermal conductivities calculations were analysed and compared.
PL
W pracy zajęto się problemem modelowania włóknistych materiałów gradientowych o zmiennej średnicy włókien. Celem modelowania było określenie mikro i makro własności termicznych tego typu materiałów. Konsekwentnie, w dowolnym punkcie materiału gradientowego obliczono średni współczynnik przewodzenia ciepła w kierunku zmian nasycenia kompozytu włóknami a następnie określono efektywną przewodność cieplną całej warstwy materiału. W tym celu wyodrębniono elementarną komórkę materiału o określonej strukturze i rozpatrzono dla niej jednowymiarowy przepływ ciepła. Zaprezentowaną metodologię obliczania zastępczych współczynników ciepła zilustrowano numerycznym przykładem. Dodatkowo przeanalizowano i porównano dyskretne i ciągłe podejście do obliczenia zastępczych współczynników przewodzenia ciepła.
EN
Effective thermal conductivity with radiation is analyzed by a homogenization method. The method used can precisely represent the conditions around particles in a packed bed. In this study, the effects of variation in parameters such as heat transfer coefficient distribution around spherical particles in a packed bed, Reynolds number, temperature and particle size on the conductivity were estimated in order to elucidate the heat transfer mechanism of complex packed structures. The results show that it is unnecessary in heat transfer analysis to consider the anisotropic behavior of the flow direction for larger particles, high Reynolds numbers and high temperatures. However, the heat transfer was anisotropic for smaller particle sizes.
EN
Free convection is one of the heat transfer modes which occurs within the heat-treated bundles of steel rectangular section. A comprehensive study of this phenomenon is necessary for optimizing the heating process of this type of charge. The free convection intensity is represented by the Rayleigh number Ra. The value of this criterion depends on the following parameters: the mean section temperature, temperature difference within the section, kinematic coefficient of viscosity, volume expansion coefficient and the Prandtl number. The paper presents the analysis of the impact of these factors on free convection in steel rectangular sections. The starting point for this analysis were the results of experimental examinations. It was found that the highest intensity of this process occurs for the temperature of 100°C. This is mainly caused by changes in the temperature difference observed in the area of sections and changes in kinematic coefficient of viscosity of air. The increase in the value of the Rayleigh number criterion at the initial stage is attributable to changes in the parameter of temperature difference within the section. After exceeding 100°C, the main effect on convection is from changes in air viscosity. Thus, with further increase in temperature, the Rayleigh number starts to decline rapidly despite further rise in the difference in temperature.
EN
The paper presents experimental studies devoted to the convection phenomenon within the steel charge of mixed porosity. Such charges constitute bundles of hollow long elements such as pipes or rectangular sections which are heat treated. A significant portion of the gas phase in the volume of the charge makes that natural convection of the gas occurring within the individual elements may have an effect on the course of heating. To the tests the Schlieren method was used which is one of the optical visualization methods applied to the analysis of the flow phenomena in the transparent and non luminous media such as air or water. The tested samples have the form of porous charge beds made from pipes and rectangular profiles. During the experiments the samples were heating up for the constant heat flux rate. The direction of flux was vertical, from the bottom to the top.
PL
W artykule przedstawiono badania eksperymentalne poświęcone analizie zjawiska konwekcji w obrębie wsadu stalowego o porowatości mieszanej. Wsad taki stanowią obrabiane cieplnie wiązki pustych elementów długich, takich jak rur czy profili prostokątnych. Znaczny udział fazy gazowej w objętości tego wsadu powoduje, iż na przebieg nagrzewania może wpływać konwekcja swobodna gazu zachodząca wewnątrz poszczególnych elementów. Do badań zastosowano metodę Schlierena, która jest jedną z optycznych metod wizualizacji stosowanych do analizy zjawisk przepływowych w ośrodkach przeźroczystych i nieświecących, takich jak powietrze czy woda. Badanymi próbkami były złoża wsadu porowatego zbudowane z rur oraz profili prostokątnych. Proces obserwowano przy nagrzewaniu próbek, skierowanym pionowo w górę strumieniem ciepła o stałej wartości.
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.
PL
Pręty stalowe wytwarzane są w procesie walcowania, przez co charakteryzują się umocnieniem i niskimi własnościami plastycznymi. Dla wielu zastosowań własności takie są nieodpowiednie, co wymusza realizację obróbki cieplnej prętów. W artykule zilustrowano ten proces dla nagrzewania prętów w formie cylindrycznych wiązek. Przeanalizowano problem transportu ciepła w obszarze wiązki prętów, z uwzględnieniem problemu powstawania na ich powierzchni warstwy zgorzeliny. Dokonano również analizy wyników badań wstępnych dotyczących tego problemu.
EN
Steel bars are manufactured in the rolling process, whereby they are characterized by strain hardening and poor plastic properties. In many application instances such properties and inadequate, which necessitates heat treatment. The article illustrates the way in which this process is carried out. Moreover, it examines the heat transfer process in a bundle of steel bars, while allowing for the problem of formation of a scale layer on the bar surface. An analysis of the results of preliminary research into this problem has also been made.
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 kef 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 kef są zupełnie odmienne od własności cieplnych samej stali. Wiedza na temat kształtowania się wartości współczynnika kef obrabianych cieplnie wiązek, jest istotna z punktu widzenia doboru optymalnych parametrów nagrzewania. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika kef 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.
13
Content available remote An analysis of effective thermal conductivity of heterogeneous materials
EN
Effective thermal conductivity (ETC) is a very important index for evaluating the thermal property of heterogeneous materials, which include more than two different kinds of materials. Several analytical models were proposed for predicting the ETC of heterogeneous materials, but in some cases, these models cannot provide very accurate predictions. In this work, several analytical models and numerical simulations were studied in order to investigate the differences among them. In addition, some factors which would influence the ETC of heterogeneous materials were investigated by numerical simulation. The results demonstrated that the numerical simulation can provide very accurate prediction, indicated that different analytical models should be selected to predict specific problems based on their assumptions, and suggested that more variables need to be considered in order to improve these analytical models, such as inclusion shape, inclusion size, distribution of inclusions and contact area. Besides, numerical method could be an effective and reliable way to obtain the ETC of heterogeneous materials with any kind of complicated structures.
EN
In this study, a new laser flash system was proposed for the determination of the thermal conductivity of brown coal, hard coal and anthracite. The main objective of the investigation was to determine the effect of coal rank, composition, physical structure and temperature on thermal conductivity. The solid fuels tested were medium conductors of heat whose determined thermal conductivities were in the range of 0.09 to 0.23 W/(m K) at room temperature. The thermal conductivity of the solid fuels tested typically increased with the rank of coal and the measurement temperature. The results of this study show that the physical structure of solid fuels and temperature have a dominant effect on the fuels' thermal conductivity.
EN
The paper discusses the structure and principle of operation of programs for integrated modelling of the processes of heat treatment of porous-structure steel charges, such as long product bundles or strip or wire coils. Consideration is given to the specificity of these models in respect to porous charges. This is associated with their untypical thermal properties, which are expressed using the concept of effective thermal conductivity.
EN
Steel bars are manufactured in the rolling process, whereby they are characterized by strain hardening and poor plastic properties. In many application cases such properties are improper, therefore, additional heat treatment is required. Crucial influence on the products quality after heat treatment has an appropriate selection of process parameters. In many modern technologies of heat treatment the charge of porous structure is subjected to the heating process. Proper control of heat treatment parameters of bundles of rods requires knowledge on their thermal properties. However, it also requires accurate identification of complex heat transfer processes occurring in the porous material. Such analysis, with respect to bundles of bars, provide a response of qualitative nature of the heat exchange area of these charges. The article describes the emissivity measurements of samples of the steel charge using a thermal imaging camera.
PL
W artykule omówiono przykładową strukturę i zasadę działania modułu termicznego, jaki może być wykorzystany w programach do zintegrowanego modelowania procesów obróbki cieplnej wsadów stalowych o strukturze porowatej. Przedstawiono metodykę tworzenia schematu różnicowego dla dwu- wymiarowego elementu walcowego, jakim zastępuje się wsad w postaci wiązki prętów. Przedstawiono również metodykę określania efektywnej przewodności cieplnej wsadów porowatych bazującą na wykorzystaniu analogii cieplno-elektrycznej.
EN
Exemplary structure and work principle of the thermal module was discussed in the peper. This module can be used in programmes used for integrated modeling of heat treatment processes of the porous structure of the steel charges. The methodology of creating differencing scheme of two - dimensional cylindrical element, which is used to represent the charge in the form of a bundle of rods, was shown. The methodology of determining the effective thermal conductivity of porous charges based on the use of thermo-electric analogy also was presented.
PL
W artykule dokonano identyfikacji mechanizmów wymiany ciepła, jakie występują w obszarze wiązek elementów długich podczas ich nagrzewania. Przedstawiona analiza stanowi punkt wyjściowy do analitycznego wyznaczania efektywnej przewodności cieplnej wiązek. Parametr ten jest podstawową własnością cieplną wiązek. Wiedza na temat tego współczynnika jest niezbędna do modelowania procesu nagrzewania wiązek. Problem ten jest związany z optymalizacją obróbki cieplnej wiązek stalowych elementów długich.
EN
In the article an identification of heat transfer mechanisms occurring in range of long elements bundles during heating was made. Presented analysis is a starting point for analytical determination of effective thermal conductivity of the bundles. This parameter is a basic thermal property of the bundles. Knowledge about this coefficient is necessary to modelling of bundles heating process. This problem is connected with heat treatment optimization of steel long elements bundles.
EN
We conducted thermal conductivity investigations by homogenization. This method can effectively model structural features such as pores within dispersed particle architectures via a finite element mesh. We investigated the factors that determine the effective thermal conductivity of porous structures and composites, such as the volume ratio of the continuous and dispersed phases, conductivity ratio, Biot number and particle packing model.
PL
W artykule dokonano charakterystyki wsadów porowatych spotykanych w praktyce przemysłowej obróbki cieplnej wyrobów metalowych. Identyfikacja cech geometrycznych tego typu elementów jest niezbędna przy wyznaczaniu ich przewodności cieplnej na drodze modelowej. Ponieważ są to elementy, w obszarze których podczas nagrzewania Występuje złożony przepływ ciepła, ich własności cieplne należy traktować jako wielkość o charakterze efektywnym. Wewnętrzna struktura geometryczna jest jednym z podstawowych czynników wpływających na wartość efektywnej przewodności cieplnej danego wsadu porowatego.
EN
The article characterizes porous charges that are found in the industrial practice of heat treatment of metal products. The identification of the geometrical characteristics of this type of elements is indispensable in determining their thermal conductivity by model means. As these are elements Within which a complex heat transfer occurs during heating, their thermal properties should be regarded as an effective quantity. The internal geometrical structure is one of the basic factors influencing the effective thermal conductivity of a given porous charge.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.