Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza modeli wymiany ciepła między powierzchniami pozostającymi w kontakcie

Przyłucka-Bednarska Aleksandra, Rywotycki Marcin, Cebo-Rudnicka Agnieszka

Zeszyty Energetyczne

|

2020

|

T. 7

393--401

PL

W wielu procesach metalurgicznych istotnym zjawiskiem fizycznym jest transport ciepła przy kontakcie dwóch powierzchni ciał stałych. Wyznaczenie warunków brzegowych wymiany ciepła jest niezbędne do poprawnego rozwiązania równania przewodzenia ciepła. Podstawowym prawem stosowanym podczas analizowania praktycznych problemów termomechaniki ciał stałych jest prawo Fouriera, które wiąże gęstość strumienia ciepła z gradientem temperatury. Na potrzeby pracy dokonano przeglądu aktualnej literatury oraz zestawiono modele matematyczne wyznaczania współczynnika wymiany ciepła w kontakcie dwóch ciał stałych.

2

Wyznaczenie wartości współczynnika wymiany ciepła w strefie pierwotnego chłodzenia procesu COS z wykorzystaniem metody Inverse

Miłkowska-Piszczek K., Drożdż P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 11

489--492

PL

Wyznaczenie empirycznych wartości warunków brzegowych oraz parametrów materiałowych jest kluczowe do uzyskania poprawnych wyników modelowania numerycznego. Obliczenie wartości współczynnika wymiany ciepła w strefie pierwotnego chłodzenia maszyny COS jest zadaniem złożonym, ze względu na model wymiany ciepła pomiędzy pasmem a krystalizatorem. W pracy zaprezentowano sposób wyznaczenia średniej wartości współczynnika wymiany ciepła pomiędzy krzepnącym pasmem a ścianą krystalizatora za pomocą metody Inverse. Jako parametry wejściowe wykorzystano wartości temperatury, pochodzące z termopar zainstalowanych w ścianach krystalizatora maszyny COS służącej do odlewania wlewków płaskich. Do obliczeń numerycznych wykorzystano komercyjny pakiet oprogramowania VisualCAST z solverem obliczeniowym ProCAST 2016.

EN

Determination of the empirical values of the boundary conditions and material parameters is a crucial in order to obtain correct numerical modeling results. Calculation of the heat transfer coefficient value in the primary cooling zone continuous casting machine is a complex task, concerning heat transfer model between the mould and the strand surface. This paper presents method of calculation the average value of the heat transfer coefficient between the outer layer of the solidified strand shell and the mould wall surface. The values of the temperature measured by thermocouples – installed in the walls of slab casting machine mould - were used as an input parameters. The VisualCAST software package with a ProCAST2016 solver was used for the numerical calculations.

3

Wymiana ciepła przy przeróbce plastycznej metali – porównanie modeli

Rywotycki M., Malinowski Z., Szajding A., Falkus J., Sołek K., Miłkowska-Piszczek K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 1

13--17

PL

W artykule zostały porównane wyniki obliczeń pola temperatury wsadu uzyskane z wykorzystaniem modeli zaczerpniętych z literatury oraz własnym modelem wymiany ciepła. Wartość współczynnika wymiany ciepła została uzyskana z badań własnych z zastosowaniem nowej metodyki określania strumienia ciepła przepływającego między powierzchniami wymieniającymi ciepło. Składa się ona z dwóch etapów: eksperymentu i obliczeń numerycznych. Badania eksperymentalne zawierają pomiary zmian temperatury w określonych punktach w dwóch próbkach pozostających w kontakcie. Część numeryczna wykorzystuje rozwiązanie odwrotne i metodę elementów skończonych do obliczania strumienia ciepła na powierzchni styku.

EN

The results of calculations of the temperature field of the deformed material conducted using heat transfer coefficient form literature are compared with that obtained for developed heat transfer boundary condition model. The developed heat transfer boundary condition model has been obtained using a new methodology for determining heat flux transferred between two solid surfaces. The methodology consists of two parts: experimental and numerical one. The experimental part involves measurements of temperature at specific points in the two samples brought into contact. The numerical part uses an inverse method and the finite element method to calculate the heat flux at the interface.

4

Współczynnik wymiany ciepła na powierzchni płyty osłoniętej ekranem cieplnym

Gołdasz A., Malinowski Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 4

186--191

PL

Współczynnik wymiany ciepła na powierzchni płyty osłoniętej ekranem cieplnym i bez osłony wyznaczano z zastosowaniem rozwiązania odwrotnego. Badania chłodzenia płyty przeprowadzono na zaprojektowanym i wykonanym stanowisku badawczym. Pomiar temperatury płyty ze stali EN 1.4724 realizowano za pomocą 9 termoelementów typu K umieszczonych 2 mm pod powierzchnią chłodzoną. Proces chłodzenia w powietrzu realizowano w 2 wariantach: w obecności ekranu aluminiowego oraz bez ekranu. Podczas chłodzenia mierzono temperaturę płyty od 800oC do około 40oC. Rozwiązanie równania przewodzenia ciepła w chłodzonej płycie oparto na metodzie elementów skończonych. Zastosowano nieliniowe funkcje kształtu opisane wielomianami Hermite’a. Przeprowadzono testy dokładności rozwiązania odwrotnego, które wykazały jego poprawność. Rozkład współczynnika wymiany ciepła w czasie aproksymowano za pomocą parabolicznych funkcji kształtu.

EN

An inverse method has been applied in to determine the heat transfer coefficient on the surface of a plate protected by a thermal shield and without protection. For purposes of the analysis a dedicated test stand has been designed. Temperature measurement of EN 1.4724 steel was executed with nine K type thermocouples placed 2 mm under the cooled surface. The cooling process in air was executed in two modes: with and without the aluminum shield. The temperature has been measured during plate cooling from 800oC to about 40oC. The solution of the heat conduction equation in the cooled plate was based on the finite element method. Nonlinear shape functions described by Hermite polynomials have been applied. The accuracy of the inverse solution has been tested and justified. The distribution of heat transfer coefficient in time was approximated with the use of quadratic shape functions.

5

Heat exchange in the system mould–riser–ambient. Part I: Heat exchange coefficient from mould external surface

Krajewski P. K., Zovko-Brodarac Z, Krajewski W. K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 3

833--835

EN

The subject of the paper is heat exchange in the system casting - riser - ambient. The examinations were focused on evaluating temperature dependence of the coefficient of heat exchange from mould external surface (or from riser thermally insulated surface) to ambient. The examinations were carried out for the surface temperatures of 200-800°. On the basis of the performed examinations it was stated that the relationship αext:eff vs. surface temperature can be described by a polynomial of 3rd degree with accuracy of 90-95% and that the αext:eff coefficient significantly depends on the examined material mass density.

PL

Praca dotyczy określenia temperaturowej zależności współczynników, opisujących intensywność wymiany ciepła w układzie odlew - nadlew - forma odlewnicza - otoczenie. Na podstawie pomiarów temperatury i bilansów cieplnych określono wartości sumarycznego współczynnika wymiany ciepła do otoczenia z powierzchni nagrzanej warstwy ochronnej (izolacyjnej) górnej powierzchni nadlewu, w zakresie temperatury 200-800°. Uzyskano zależności o stosunkowo dobrym dopasowaniu, na poziomie R2 (0.9-0.95). Porównawcza analiza wyników dla dwóch zbadanych materiałów, różniących się gęstością masy i pojemnością cieplną, wykazała, iż nie ma prostej zależności pomiędzy nimi, to jest wartość sumarycznego współczynnika wymiany ciepła nie zmienia się wprost proporcjonalnie do iloczynu gęstości masy i pojemności cieplnej. Uzyskane wyniki mogą być wykorzystane do określenia warunków początkowo-brzegowych w konstruowanych modelach numerycznych wymiany ciepła w układach odlew - nadlew - forma odlewnicza - otoczenie.

6

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

Hadała B., Malinowski Z., Telejko T.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 2

79--84

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.

7

Rola cząstek grafitu w wymianie ciepła na granicy metal-forma podczas przepływu kompozytu w kanale formy

Konopka Z., Łągiewka M., Zyska A., Nadolski M.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 1

82-86

PL

Przedstawiono wyniki obliczeń współczynnika wymiany ciepła na granicy metal-forma podczas płynięcia stopu AlMg10 i porównawczo kompozytów na osnowie stopu AlMg10 z 10 i 20% udziałem stałych cząstek grafitu jako zbrojenia w kanale spiralnej próby lejności. Na podstawie pomiarów temperatury metalu podczas płynięcia wyznaczono prędkości płynięcia i krzywe stygnięcia. Te dane pomiarowe wykorzystano do obliczenia wartości współczynników wymiany ciepła w danym miejscu strugi i długości kanału formy. Przedstawiono graficzną prezentację obliczeń zmiany współczynnika wymiany ciepła w czasie i na długości kanału. Przedstawiono porównanie uzyskanych wartości i analizę wpływu cząstek grafitu na wymianę ciepła. Stwierdzono, że cząstki grafitu w zawiesinie kompozytowej powodują spadek wartości współczynnika wymiany ciepła na granicy metal-forma. Podczas płynięcia i stygnięcia metalu maleje wartość współczynnika wymiany ciepła na czole strugi wywołanego obniżaniem się temperatury i prędkości. Krzepnięcie metalu hamuje spadek jego temperatury i jednocześnie prędkości przepływu, co ma decydujący wpływ na spadek wartości współczynnika wymiany ciepła.

EN

Calculation results concerning the heat transfer coefficient at the metal-mould interface during flow of the AlMg10 alloy and AlMg10 matrix alloy composites with 10 and 20% volume fractions of solid graphite particles as reinforced in the channel-like cavity of the spiral castability test mould. The experimental cooling curve as well as changes of flow velocity have been determined on the basis of the measured metal temperature during flow. The cooling curve equation for the examined alloy, derived from the heat balance condition in a casting-mould system and taking into account experimental data concerning changes in metal temperature and its flow velocity, has enabled evaluation of the heat transfer coefficient at a given point of a metal stream along the mould channel. Graphic representations of changes of this coefficient against time and the channel length have been presented. Graphite particles in composite suspension cause decrease of heat transfer coefficient at the metal-mould interface. The value of heat transfer coefficient at the stream front decreases during metal flow and cooling due to the drop in its temperature and velocity. Solidification of metal retards this temperature and velocity decrease, which is decisive for the decrease of the heat transfer coefficient value.

8

Metal head-dependent HTC in sand casting simulation of aluminium alloys

Cellini G. S., Tomesani L.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 29, nr 1

47-52

EN

Purpose: In order to obtain reliable sand casting products, it is essential that the temperature distribution within the alloy during cooling is accurately known at each point by FEM simulation. This requires a great precision in setting the Heat Transfer Coefficients (HTC) at the boundaries. In particular for castings of big size, chills are frequently at different heights, so that remarkable differences arise from the metal head effect. Design/methodology/approach: An A356 alloy was cast and cooled. The castings were mono-directionally solidified in a experimental equipment modified to accept a controlled variable metal-head. HTC were evaluated in a side arm, where a chill end ensured a dominant unidirectional heat flow during cooling. At the end of a square horizontal channel, an aluminium chill of the same section and 60 mm in depth determined nearly one-dimensional cooling conditions. Findings: The evolution of heat transfer coefficient (HTC) in the sand casting of A357 aluminum alloy against aluminum chills is evaluated with different metal heads in order to study the effect of pressure on the HTC. Inverse modeling techniques based on Beck's analysis were used to determine the experimental evolution of HTC as a function of time, casting temperature and chill temperature. The HTC evolution at the casting-chill boundary is then described as a function of local parameters such as casting-chill interface pressure (as long as they are in contact) and interface gap (when solidification shrinkage occurs and the casting detaches from the chill). Practical implications: Finally, the experiments are reconstructed by means of coupled thermal-stress numerical analyses and the predicted cooling curves are fitted to the experimental ones by adjusting model parameters. As a result, the best parameters for describing the HTC evolution are found, thus allowing to extrapolate any possible HTC behavior on chills at different heights for the same casting. Originality/value: Some transient interface pressure can develop between casting and chill, the effect being negligible in HTC evaluation with the aim to precisely predict the cooling evolution inside the casting.

9

Water mist effect on heat transfer coefficient in cooling of casting die

Władysiak R.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 3

227-236

EN

This project is showing investigation results of heat transfer process between cast iron die and environment during cooling of die in thetemperature range 600÷100 oC with compressed air, spray water and water mist streamed under pressure 0.35÷0.45 MPa in air jet 0.3÷0.4 MPa. At the paper are shown results of cooling die�fs flat wall using open cooling system. The temperature gradient was presented at die�fs wall thickness and calculated thermal curve for cooling surface. The calculation results of heat transfer coefficient alpha were presented between die and researched cooling factors and also mathematical models of alpha coefficient depending on surface temperature. Revealed that coefficient alpha has the biggest value's range for die cooling with water mist under pressure 0.3/0.35 MPa.

10

Modele matematyczne czujników do pomiaru zmiennej temperatury gazu przy okresowo zmiennej prędkośc

Jamróz P., Nabielec J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 9 bis

232--235

PL

W opracowaniu przedstawiono badania symulacyjne mające na celu oszacowanie wpływu zmiennej prędkości medium na właściwości dynamiczne czujników do pomiaru temperatury. Zbadano zależność modelu współczynnika wymiany ciepła od chwilowej prędkości gazu dla wybranych określeń liczby Nusselta. Oceniono przydatność uzyskanych modeli matematycznych w procesie korekcji błędów dynamicznych metodą "w ciemno".

EN

The paper presents simulation study of the influence of variable-speed medium flow on the dynamic properties of temperature sensors. The dependence of the model of heat transfer coefficient on gas velocity has been investigated for selected definitions of Nusselt number. The developed mathematical models has been assessed in terms of their suitability for dynamic errors correction using the "blind " method.

11

Rola cząstek ciała stałego zawartych w gazowych pęcherzach w procesie suszenia fluidalnego

Ciesielczyk W., Iwanowski J.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2007

|

Nr 4-5

30-33

PL

Analizując wzajemne rozmieszczenia oporów kinetycznych w całym pęcherzykowym złożu fluidalnym uzyskano odpowiednie wyrażenia uwzględniające obecności cząstek ciała stałego w pęcherzach i ich wpływ na wartości wypadkowych współczynników międzystrefowej wymiany masy i ciepła. Potwierdzono empirycznie, że uwzględnienie obecności cząstek ciała stałego w pęcherzach jest uzasadnione i ma istotny wpływ na opis ilościowy procesu suszenia.

EN

The analysis of kinetic resistance in a bubble fluidized bed allows one to achieve appropriate relationships taking into account a presence of solid particles and their influence on interzone mass and heat transfer coefficients. The theoretical and experimental profiles of temperature and humidity inside the emulsion and bubble zone in relation to a volumetric ratio of solid phase inside bubbles were analyzed. It was proved that consideration of solid particles inside the bubbles was justified and influenced greatly the quantitative description of drying process.

12

Evaluation of the heat transfer coefficient at the metal-mould interface during flow

Konopka Z., Łągiewka M., Zyska A.

Archives of Foundry Engineering

|

2007

|

Vol. 7, iss. 4

101-104

EN

Calculation results concerning the heat transfer coefficient at the metal-mould interface during flow of the AlMg10 alloy in the channel-like cavity of the spiral castability test mould. The experimental cooling curve as well as changes of metal flow velocity have been determined on the basis of the measured metal temperature during flow. The cooling curve equation for the examined alloy, derived from the heat balance condition in a casting-mould system and taking into account experimental data concerning changes in metal temperature and its flow velocity, has enabled evaluation of the heat transfer coefficient at a chosen point of a metal stream along the mould channel. Graphic representations of changes of this coefficient against time and the channel length have been shown.

13

Wpływ wybranych czynników na intensywność wymiany ciepła w ogrzewanym tunelu foliowym

Kurpaska S., Sporysz M.

Inżynieria Rolnicza

|

2006

|

R. 10, nr 11(86)

261-268

PL

W pracy zbadano wpływ wyposażenia ogrzewanego tunelu foliowego oraz różnicy temperatury między czynnikiem grzejnym a powietrzem wewnątrz obiektu na intensywność wymiany ciepła. Do analizy wykorzystano dane monitorowane przez system pomiarowy z tunelu zlokalizowanego na Akademii Rolniczej w Krakowie. Uzyskane wyniki badań pozwoliły określić wpływ wyposażenia dodatkowego na intensywność wymiany ciepła, a w konsekwencji na wymaganą powierzchnię grzewczą systemu grzejnego.

EN

The work includes a study of the effect of the outfit of the heated foil tunnel and difference in temperature between heating medium and air inside the object on heat exchange intensity. For the analysis the data monitored by the measuring system in the tunnel located at the Academy of Agriculture in Krakow was used. The results obtained from the analysis allowed to determine the effect of additional equipment on heat exchange intensity, and in consequence on the required heating area of the heating system.