Vliv přerušovaného vodního chlazení na součinitel přestupu tepla.

The Effect of Discontinued Water Spray Cooling on the Heat Transfer Coefficient

journal article - other

en

Water spray cooling is a technique typically used in heat treatment and other metallurgical processes where controlled temperature regimes are required. Water spray cooling is used in static (without movement) or dynamic (with movement of the steel plate) regimes. The static regime is notable for the fixed position of the hot steel plate and fixed spray nozzle. This regime is typical for quenching systems focused on heat treatment of the steel plate. The second application of spray cooling is the dynamic regime. The dynamic regime is notable for its static section cooling system and moving steel plate. This regime is used in rolling and finishing mills. The fixed position of cooling sections with nozzles and the movement of the steel plate produce nonhomogeneous water distribution on the steel plate. The length of cooling sections and placement of water nozzles in combination with the nonhomogeneity of water distribution leads to discontinued or interrupted cooling conditions. The impact of static and dynamic regimes on cooling intensity and the heat transfer coefficient during the cooling process of steel plates is an important issue. Heat treatment of steel is accompanied by oxide scale growth. The oxide scale layers can significantly modify the cooling properties and intensity during the cooling. The combination of the static and dynamic (section) regimes with the variable thickness of the oxide scale layer on the steel surface impact the final cooling intensity. The study of the influence of the oxide scale layers with different cooling regimes was carried out using experimental measurements and numerical analysis. The experimental measurements compared both types of cooling regimes and the cooling of scale-free surfaces and oxidized surfaces. A numerical analysis was prepared to simulate the cooling process with different conditions of the section and samples with different oxide scale layers.

Vodní chlazení je typický způsob používaný při tepelném zpracování a jiných metalurgickým procesech pro řízení a dodržování požadovaných teplotních režimů. Vodní chlazení se používá jako statické (bez pohybu) nebo dynamické (s pohybem ocelové desky). Statický režim je daný pevnou polohou horké ocelové desky a pevnou polohou vodních trysek. Tento režim je typický pro chladící soustavy zaměřené na tepelné zpracování oceli. Druhým způsobem vodního chlazení je dynamický režim. Dynamický režim je definovaný statickou chladící sekcí a pohybující se ocelovou deskou. Tento režim je používaný ve válcovacích a dochlazovacích tratích. Pevná poloha chladící sekce a pohybující se ocelová deska způsobují nehomogenní rozložení vody. Délka chladící sekce a pozice vodních trysek v kombinaci s nehomogenním rozložením vody vede k nerovnoměrnému a přerušovanému chlazení. Důležitým tématem procesu chlazení je vliv statického a dynamického režimu na intenzitu a přenos tepla při procesu chlazení ocelových desek. Tepelné zpracování oceli je doprovázeno růstem okují. Okuje můžou významně ovlivnit chladící podmínky a intenzitu chlazení. Kombinace statického a dynamického režimu s proměnnou tloušťkou okují na povrchu oceli mají vliv na konečnou intenzitu chlazení. Zkoumání vlivu vrstvy okují s rozdílnými režimy chlazení bylo provedeno experimentálním měřením a numerickou analýzou. Experimentální měření různých typů chladících režimů a chlazení čistého povrchu a okujeného povrchu bylo realizováno. Pro simulaci procesu chlazení s různými podmínkami a vzorky s různými tloušťkami okují byla připravena numerická simulace.

Water spray cooling is a technique typically used in heat treatment and other metallurgical processes where controlled temperature regimes are required. Water spray cooling is used in static (without movement) or dynamic (with movement of the steel plate) regimes. The static regime is notable for the fixed position of the hot steel plate and fixed spray nozzle. This regime is typical for quenching systems focused on heat treatment of the steel plate. The second application of spray cooling is the dynamic regime. The dynamic regime is notable for its static section cooling system and moving steel plate. This regime is used in rolling and finishing mills. The fixed position of cooling sections with nozzles and the movement of the steel plate produce nonhomogeneous water distribution on the steel plate. The length of cooling sections and placement of water nozzles in combination with the nonhomogeneity of water distribution leads to discontinued or interrupted cooling conditions. The impact of static and dynamic regimes on cooling intensity and the heat transfer coefficient during the cooling process of steel plates is an important issue. Heat treatment of steel is accompanied by oxide scale growth. The oxide scale layers can significantly modify the cooling properties and intensity during the cooling. The combination of the static and dynamic (section) regimes with the variable thickness of the oxide scale layer on the steel surface impact the final cooling intensity. The study of the influence of the oxide scale layers with different cooling regimes was carried out using experimental measurements and numerical analysis. The experimental measurements compared both types of cooling regimes and the cooling of scale-free surfaces and oxidized surfaces. A numerical analysis was prepared to simulate the cooling process with different conditions of the section and samples with different oxide scale layers.

součinitel přestupu tepla, numerická analýza, okuje, vodní chlazení

heat transfer coefficient, numerical analysis, oxide layer, spray cooling

2015

19.01.2015

World Academy of Science, Engineering and Technology

1307-6892

9

1

81–87

7