|
|
Development of a mathematical model for the prediction of the heat transfer coefficient during spray cooling of hot steel surfaces
Oberta, Brian ; Resl, Ondřej (referee) ; Chabičovský, Martin (advisor)
Spray cooling of hot surfaces is used in the metallurgical industry for continuous casting, hot rolling and heat treatment. The water is sprayed by the nozzle on the cooled surface. Physically speaking, the process of cooling can be characterized as forced convection with the presence of the boiling. The spray cooling is influenced by the factors depanding on characteristics of cooling liquid (water impingement density, water temperature, droplet size, impact velocity) and characteristics of cooled surface (surface temperature, surface roughness, presence of oxides, type of material). In the moment, there are not exact physical equation which can precisly describe the complicated process of heat transfer during spray boiling. This thesis deals with the creation of the model for prediction of the heat transfer coefficient during film boiling and the model for prediction of the Leidenfrost temperature. These models are depending on characteristics of spray cooling. The creation of the models is based on experimentaly mesured data. My created models are then compared with already published models.
|
|
|
EFFECT OF FLOW PARAMETERS OF WATER AND AIR ATOMIZED SPRAYS ON COOLING INTENSITY OF HOT SURFACES
Boháček, Jan ; Střasák,, Pavel (referee) ; Rudolf, Pavel (referee) ; Horský, Jaroslav (advisor)
Práce komplexně popisuje vodní a vodovzdušné chlazení pomocí metod CFD (Computational Fluid Dynamics) konkrétně s využitím software ANSYS FLUENT. Skládá se ze dvou hlavních částí, z nichž první se zabývá numerickým popisem jediné vodní kapky a druhá popisem směsí kapek představující paprsek válcové a ploché trysky. Je založena převážně na vícefázových modelech proudění a vlastních uživatelsky definovaných funkcí (User Defined Functions, UDF) představujících stěžejní část práce. Uvedené výpočtové modely jsou ve většině případů verifikovány pomocí experimentálních dat nebo jiných numerických modelů. V první části práce jsou teoreticky postupně rozebrány všechny tři použité vícefázové modely proudění. První z nich, Volume Of Fluid model (VOF), byl použit pro modelování jediné kapky (mikromodel). Zatímco zbývající dva, Euler-Euler model a Euler-Lagrange model, byly aplikovány v modelu celého paprsku trysky (makromodel). Mikromodel popisuje dynamiku volného pádu vodní kapky. Pro malé průměry kapek (~100µm) standardní model povrchového napětí (Continuum Surface Force, CSF) způsoboval tzv. parazitní proudy. Z toho důvodu je v práci rozebrána problematika výpočtu normál, křivostí volných povrchů a povrchového napětí jako zdroje objemových sil v pohybových rovnicích. Makromodel se zabývá studiem dynamiky celého paprsku tj. oblastí od ústí trysky po dopad na horký povrch, bere v úvahu kompletní geometrii, tzn. např. podpůrné válečky, bramu, spodní část krystalizátoru apod. V práci je rozebrána 2D simulace dopadu paprsku válcové trysky pomocí VOF modelu Euler-Lagrange modelu na horký povrch. Pro případ s VOF modelem byl navržen model blánového varu. Euler-Euler model a Euler-Lagrange model byly využity pro simulaci paprsku ploché trysky horizontálně ostřikující horkou bramu přímo pod krystalizátorem nad první řadou válečků. Pro Euler-Euler model byl navržen model sekundárního rozpadu paprsku založený na teorii nejstabilnější vlnové délky (Blob jet model). Jelikož diskrétní Lagrangeovy částice tvořily v určitých místech spíše kontinuální fázi, byl navržen a otestován model pro konverzi těchto částic do VOF.
|
|
|
Development of a mathematical model for the prediction of the heat transfer coefficient during spray cooling of hot steel surfaces
Oberta, Brian ; Resl, Ondřej (referee) ; Chabičovský, Martin (advisor)
Spray cooling of hot surfaces is used in the metallurgical industry for continuous casting, hot rolling and heat treatment. The water is sprayed by the nozzle on the cooled surface. Physically speaking, the process of cooling can be characterized as forced convection with the presence of the boiling. The spray cooling is influenced by the factors depanding on characteristics of cooling liquid (water impingement density, water temperature, droplet size, impact velocity) and characteristics of cooled surface (surface temperature, surface roughness, presence of oxides, type of material). In the moment, there are not exact physical equation which can precisly describe the complicated process of heat transfer during spray boiling. This thesis deals with the creation of the model for prediction of the heat transfer coefficient during film boiling and the model for prediction of the Leidenfrost temperature. These models are depending on characteristics of spray cooling. The creation of the models is based on experimentaly mesured data. My created models are then compared with already published models.
|
|
|
EFFECT OF FLOW PARAMETERS OF WATER AND AIR ATOMIZED SPRAYS ON COOLING INTENSITY OF HOT SURFACES
Boháček, Jan ; Střasák,, Pavel (referee) ; Rudolf, Pavel (referee) ; Horský, Jaroslav (advisor)
Práce komplexně popisuje vodní a vodovzdušné chlazení pomocí metod CFD (Computational Fluid Dynamics) konkrétně s využitím software ANSYS FLUENT. Skládá se ze dvou hlavních částí, z nichž první se zabývá numerickým popisem jediné vodní kapky a druhá popisem směsí kapek představující paprsek válcové a ploché trysky. Je založena převážně na vícefázových modelech proudění a vlastních uživatelsky definovaných funkcí (User Defined Functions, UDF) představujících stěžejní část práce. Uvedené výpočtové modely jsou ve většině případů verifikovány pomocí experimentálních dat nebo jiných numerických modelů. V první části práce jsou teoreticky postupně rozebrány všechny tři použité vícefázové modely proudění. První z nich, Volume Of Fluid model (VOF), byl použit pro modelování jediné kapky (mikromodel). Zatímco zbývající dva, Euler-Euler model a Euler-Lagrange model, byly aplikovány v modelu celého paprsku trysky (makromodel). Mikromodel popisuje dynamiku volného pádu vodní kapky. Pro malé průměry kapek (~100µm) standardní model povrchového napětí (Continuum Surface Force, CSF) způsoboval tzv. parazitní proudy. Z toho důvodu je v práci rozebrána problematika výpočtu normál, křivostí volných povrchů a povrchového napětí jako zdroje objemových sil v pohybových rovnicích. Makromodel se zabývá studiem dynamiky celého paprsku tj. oblastí od ústí trysky po dopad na horký povrch, bere v úvahu kompletní geometrii, tzn. např. podpůrné válečky, bramu, spodní část krystalizátoru apod. V práci je rozebrána 2D simulace dopadu paprsku válcové trysky pomocí VOF modelu Euler-Lagrange modelu na horký povrch. Pro případ s VOF modelem byl navržen model blánového varu. Euler-Euler model a Euler-Lagrange model byly využity pro simulaci paprsku ploché trysky horizontálně ostřikující horkou bramu přímo pod krystalizátorem nad první řadou válečků. Pro Euler-Euler model byl navržen model sekundárního rozpadu paprsku založený na teorii nejstabilnější vlnové délky (Blob jet model). Jelikož diskrétní Lagrangeovy částice tvořily v určitých místech spíše kontinuální fázi, byl navržen a otestován model pro konverzi těchto částic do VOF.
|
guest ::
