Proč oxidy zvyšují chlazení?

Why oxides intensify spray cooling?

abstract

en

Spray cooling is a typical technique used in heat treatment and other metallurgical processes where controlled temperature regimes are required. Cooling intensity is primarily affected by spray parameters as pressure and coolant impingement density. It is not frequently reported but even thin layers of oxides can significantly modify the cooling intensity. This effect is dominant in the cooling of steel surfaces at high surface temperatures. Experimental investigation comparing the cooling of scale-free surfaces and oxidized surfaces show a difference in 50-80% in the cooling intensity. Even a scale layer of several microns can significantly modify the cooling intensity. A low thermal conductivity of the oxides makes the cooling more intensive. The paper provides experimental evidence of this fact and explains the mechanism of spray cooling with boiling. The Leidenfrost phenomenon and change in surface temperature provides key to the explanation why the hot surface covered by the oxides is frequently cooled more intensively than the clean surface.

Chlazení pomoci ostřiku vodou je typická technika používaná pro tepelné zpracování a další metalurgické procesy, kde jsou požadovány kontrolované teplotní režimy. Intenzita chlazení je primárně ovlivněna parametry ostřiku, jako např. tlak a hustota paprsku vody. Méně známým faktem je, že tenká vrstva oxidů může významně změnit intenzitu chlazení. Tento efekt je dominantní při chlazení ocelových povrchů za vysokých teplot. Experimentální pozorování, které porovnává chlazení nezoxidovaných, resp. oxidovaných povrchů ukázalo rozdíly v rozsahu 50-80 % v intenzitě chlazení. Vrstva tenká pouhých několik mikronů může významně intenzitu chlazení. Nízká teplotní vodivost činí chlazení intenzivnějším. Tento článek přináší experimentální důkaz této skutečnosti a vysvětluje mechanismus chlazení ostřikem s varem. Leidenfrost jev a změna teploty povrchu je klíč k vysvětlení proč povrch, který je pokryt vrstvou okují, je má větší intenzitu chlazení než nezoxidovaný povrch.

Spray cooling is a typical technique used in heat treatment and other metallurgical processes where controlled temperature regimes are required. Cooling intensity is primarily affected by spray parameters as pressure and coolant impingement density. It is not frequently reported but even thin layers of oxides can significantly modify the cooling intensity. This effect is dominant in the cooling of steel surfaces at high surface temperatures. Experimental investigation comparing the cooling of scale-free surfaces and oxidized surfaces show a difference in 50-80% in the cooling intensity. Even a scale layer of several microns can significantly modify the cooling intensity. A low thermal conductivity of the oxides makes the cooling more intensive. The paper provides experimental evidence of this fact and explains the mechanism of spray cooling with boiling. The Leidenfrost phenomenon and change in surface temperature provides key to the explanation why the hot surface covered by the oxides is frequently cooled more intensively than the clean surface.

experimentální výzkum, zvyšení chlazení, chlazení okuje

scale cooling, cooling intensification, experimental research

18.12.2012

Paris

The 30th International Steel Industry Conference in Paris

1

92–93

246