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Summary

Refroidissement et ébullition

Source : Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari et Mahdi Nabil ; Département de génie mécanique et nucléaire, la Pennsylvania State University, University Park, PA

Suivie d’un refroidissement rapide de chauffage est un élément important de nombreux matériaux, traitement des demandes. Cette procédure de traitement thermique peut augmenter la dureté du matériau, ce qui est importante pour les outils de coupe ou de surfaces dans des environnements de forte usure. L’étape de refroidissement rapide est appelé trempeet est souvent exécutée en immergeant les matériaux dans un bain liquide (souvent de l’eau ou huile). Trempe de transfert de chaleur peut se produire en raison de la convection forcée - lorsque l’action de déplacer rapidement matériel dʼhuile conduit le processus de transfert de chaleur et de convection libre - si la diminution de la densité du fluide chaud près de la surface du matériau pratique axée sur la flottabilité et transfert de chaleur. À haute température matérielle, peut bouillir le liquide de refroidissement, conduisant à l’efficacité de transfert de chaleur accrue. Toutefois, lorsque les matériaux extrêmement chauds sont trempés, ils peuvent être recouvert de vapeur de liquide de refroidissement relativement faible conductivité thermique, conduisant au transfert de chaleur pauvres.

Dans cette expérience, la trempe de transfert de chaleur se mesurera pour un cylindre de cuivre chauffé, qui est représentatif des petites pièces traitées thermiquement. Le profil de température transitoire échantillon sera mesuré au cours de la trempe et comparés avec les résultats théoriques gratuite transfert de chaleur par convection. Faire bouillir les phénomènes est également étudié qualitativement.

Remarque : Cette expérience utilise flamme chauffage. S’assurer qu’un extincteur est sur place et qu’aucun des matériaux inflammables ne sont près de l’expérience. Suivez toutes les précautions standards pour la sécurité-incendie.

1. fabrication de l’échantillon pour trempe (voir la photo, Fig. 1)

  1. Couper une longueur réduite (~ 24 mm) de la tige de cuivre de diamètre de 9,53 mm. Percer deux petits trous (diamètre de 1,6 mm) environ à mi-chemin dans la tige prè...

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Photographies de bouillir à une température de l’échantillon initial différent (Ts, 0) sont présentés sur la Fig. 2. A Ts, 0 = formulaire de bulles de vapeur 150 ° C et de rester attaché à l’échantillon. A Ts, 0 = 175 ° C bulles se détachement et flottent dans l’eau. À 200° C, plus de bulles sont générées et autres augmentations sont observées à des températures plus élevées. Les événements de type c...

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Cette expérience a démontré le processus de transfert de chaleur transitoire au cours de la trempe. La température d’un échantillon de matériau a été suivie comme il a été rapidement refroidi dans un bain d’eau. Les coefficients de convection et les profils de température au fil du temps ont été comparées avec les valeurs théoriques pour le refroidissement de la convection libre. Phénomènes bouillante également discutés et observées pour des températures de l’échantillon initial élevé. Tiré...

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