Vliv teploty vody na chladící intenzitu vodovzdušných trysek při kontinuálním lití

Influence of Water Temperature on The Cooling Intensity of Mist Nozzles in Continuous Casting

journal article in Web of Science

en

Small mist nozzles used in continuous casting were tested for heat transfer intensity. These nozzles are used in the secondary cooling area of a steel slab casting machine. Impact pressure distribution was measured first. Laboratory measurements of cooling intensity (heat transfer coefficient distribution) were performed with a variable water temperature. A temperature range from 20 degree C to 80 degree C was used in the tests. Surprisingly, the water temperature was found to have a strong influence. The most noticeable effect is a shift of the Leidenfrost temperature to low temperatures. Changing the water temperature from 20 degree C to 80 degree C caused a change of the Leidenfrost temperature of 130 degree C. This can be significant and can change the cooling character in the continuous casting machine. It is interesting that with an increase of the cooling intensity with a growing water temperature in a high temperature region (above Leidenfrost temperature), there is a small difference about 30 W/m2K. Surprisingly high differences in the Leidenfrost temperature were found for an intensive cooling where a difference of only 20 degree C in the coolant temperature makes a difference of about 100 degreeC in the Leidenfrost temperature. The results of the experiments performed with an elevated water temperature showed a high sensitivity of the cooling intensity to this parameter. The decreasing effect of the cooling intensity with the water temperature is more important for spray cooling of high intensities.

V této práci je měřena intenzita přenosu tepla u malých vodovzdušných trysek v průmyslovém procesu kontinuálního lití. Tyto trysky jsou použity v oblasti sekundárního chlazení ocelových polotovarů na licím stroji. Nejprve byla měřena distribuce kontaktního tlaku. Byly provedeny testy s různou teplotou vody od 20 stupňů Celsia po 80 stupňů Celsia. Překvapivě byl objev silný vliv teploty vody na chladící intenzitu. Nejvýraznější efekt je posun Leidenfrostovy teploty k nízkým hodnotám. Změna teploty z 20 stupňů Celsia na 80 stupňů Celsia způsobila změnu Leidenfrostovy teploty v řádu 130 stupňů Celsia. Tento posun je významný a může změnit charakter v procesu kontinuálního lití. Zajímavý je fakt, že se zvýšením chladící intenzity s rostoucí teplotou vody nad Leidenfrostovou teplotou, je velice malý rozdíl (okolo 30 W/m2/K). Překvapivě vysoké rozdíly v Leidenfrostově teplotě byly nalezeny pro intenzivní chlazení kde rozdíl pouhých 20 stupňů v teplotě chladící vody, způsobilo rozdíl 100 stupňů Celsia v Leidenfrostově teplotě. Výsledkem experimentů provedených za zvýšených teplot chladící vody ukazuje na vysokou senzitivitu chladící intenzity na tento parametr. Snižující se efekt chladící intenzity s teplotou chladící vody je důležitější pro vodní chlazení za vysokých intenzit.

Small mist nozzles used in continuous casting were tested for heat transfer intensity. These nozzles are used in the secondary cooling area of a steel slab casting machine. Impact pressure distribution was measured first. Laboratory measurements of cooling intensity (heat transfer coefficient distribution) were performed with a variable water temperature. A temperature range from 20 degree C to 80 degree C was used in the tests. Surprisingly, the water temperature was found to have a strong influence. The most noticeable effect is a shift of the Leidenfrost temperature to low temperatures. Changing the water temperature from 20 degree C to 80 degree C caused a change of the Leidenfrost temperature of 130 degree C. This can be significant and can change the cooling character in the continuous casting machine. It is interesting that with an increase of the cooling intensity with a growing water temperature in a high temperature region (above Leidenfrost temperature), there is a small difference about 30 W/m2K. Surprisingly high differences in the Leidenfrost temperature were found for an intensive cooling where a difference of only 20 degree C in the coolant temperature makes a difference of about 100 degreeC in the Leidenfrost temperature. The results of the experiments performed with an elevated water temperature showed a high sensitivity of the cooling intensity to this parameter. The decreasing effect of the cooling intensity with the water temperature is more important for spray cooling of high intensities.

teplota vody, intenzita chlazení, kontinuální odlévání, vodovzdušné trysky

Water temperature, Cooling intensity, Mist nozzles, Continuous casting,

2012

01.06.2012

Institute of Metals and Technology

Slovinská republika

1580-2949

46

3

311–315

5