Vliv vrstvy okují na intenzitu chlazení

IMPACT OF THE OXIDE SCALE ON SPRAY COOLING INTENSITY

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

en

Heat treatment of steel is attended by oxide scales growth with various physical properties. The most common and most dominant impact of the oxide scale layers is on the surface quality and mechanical properties of steel. This paper is focused on study of influence of the oxide scale on cooling intensity. 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. Study of the influence of the oxide scale layers on cooling intensity was carried out by experimental measurements and numerical analysis. Experimental measurements compare the cooling of scale-free surfaces and oxidized surfaces. Experimental investigations show a difference in the cooling intensity. Numerical analyses were prepared to simulate cooling of the samples with different oxide scale layers and different thermal conductivity of scales. Even a scale layer of several microns can significantly modify the cooling intensity. A low thermal conductivity of the oxides can make the cooling more intensive. The paper provides experimental evidence of this fact and numerical study of the oxide scale layer thickness and thermal conductivity on the influence on the 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 sometimes cooled more intensively than the clean surface.

: Tepelné zpracování oceli je spojeno s růstem okují s různými fyzikálními vlastnostmi. Nejčastější a nejvíce dominantní je vliv vrstvy oxidů na kvalitu povrchu a mechanické vlastnosti oceli. Tato práce je zaměřena na studium vlivu okují na intenzitu chlazení . Sprchové chlazení představuje typickou techniku používanou v tepelném zpracování a jiných metalurgických procesech, ve kterých se vyžaduje řízení změny teploty. Intenzita chlazení je ovlivněna především parametry ostřiku jako je tlak a hustota dopadající vody. Jeden z vlivů, který není běžně uváděn, je vliv tenké vrstvy oxidů, který může výrazně změnit intenzitu chlazení. Tento účinek je dominantní v chlazení ocelových povrchů při vysokých povrchových teplotách. Studium vlivu vrstvy okují na intenzitu chlazení bylo provedeno experimentálním měřením a numerickou analýzou. Experimentální měření mělo za cíl srovnat chlazení čistého povrchu a povrchu s vrstvou okují. Experimentální měření ukázalo rozdíl v intenzitě chlazení těchto dvou případů. Byly připraveny numerické analýzy pro simulaci chlazení vzorků s různými vrstvami okují a různými hodnotami tepelné vodivosti. Ukázalo se, že i tenká vrstva okují o tloušťce několika mikronů může výrazně změnit intenzitu chlazení. Nízká tepelná vodivost oxidů může chlazení zintenzivnit. Tento článek obsahuje experimentální důkaz o této skutečnosti a numerické studie vlivu různých tlouštěk okují a tepelné vodivosti na intenzitu chlazení. Leidenfrostův jev a změna povrchové teploty poskytují klíč k vysvětlení, proč horký povrch pokrytý vrstvou oxidů může někdy chladit intenzivněji než čistý povrch.

Heat treatment of steel is attended by oxide scales growth with various physical properties. The most common and most dominant impact of the oxide scale layers is on the surface quality and mechanical properties of steel. This paper is focused on study of influence of the oxide scale on cooling intensity. 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. Study of the influence of the oxide scale layers on cooling intensity was carried out by experimental measurements and numerical analysis. Experimental measurements compare the cooling of scale-free surfaces and oxidized surfaces. Experimental investigations show a difference in the cooling intensity. Numerical analyses were prepared to simulate cooling of the samples with different oxide scale layers and different thermal conductivity of scales. Even a scale layer of several microns can significantly modify the cooling intensity. A low thermal conductivity of the oxides can make the cooling more intensive. The paper provides experimental evidence of this fact and numerical study of the oxide scale layer thickness and thermal conductivity on the influence on the 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 sometimes cooled more intensively than the clean surface.

sprchové chlazení, vrstva okují, přenos tepla, intenzita chlazení

spray cooling, oxide scales, heat transfer, cooling intensity

2014

14.07.2014

HEFAT

Orlando, Florida

978-1-77592-068-7

Heat treatment of steel is attended by oxide scales growth with various physical properties. The most common and most dominant impact of the oxide scale layers is on the surface quality and mechanical properties of steel. This paper is focused on study o

1480–1485

6