מרווה ומרתיח

Overview

מקור: אלכסנדר ס. רטנר, סנג'אי אדהיקארי ומהדי נביל; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA

חימום מבוקר ואחריו קירור מהיר הוא מרכיב חשוב של יישומי עיבוד חומרים רבים. הליך טיפול בחום זה יכול להגביר את קשיות החומר, אשר חשוב עבור כלי חיתוך או משטחים בסביבות ללבוש גבוה. שלב הקירור המהיר נקרא מרווה, והוא מבוצע לעתים קרובות על ידי טבילת חומרים באמבט נוזלים (לעתים קרובות מים או שמן). העברת חום מרווה יכולה להתרחש עקב הסעה כפויה - כאשר הפעולה של חומר הנע במהירות באמצעות נוזל קירור מניעה את תהליך העברת החום, ובשל הסעה חופשית - כאשר הצפיפות המופחתת של נוזל חם ליד פני השטח של החומר גורמת למחזור דם מונחה ציפה ולהעברת חום. בטמפרטורות חומר גבוהות, נוזל הקירור יכול לרתיחה, מה שמוביל ליעילות העברת חום מוגברת. עם זאת, כאשר חומרים חמים מאוד מרווים, הם יכולים להיות מכוסים אדי קירור מוליכות תרמית נמוכה יחסית, מה שמוביל להעברת חום לקויה.

בניסוי זה, העברת חום מרווה תימדד עבור גליל נחושת מחומם, אשר מייצג חלקים קטנים מטופלים בחום. פרופיל טמפרטורת המדגם החולף יימדד במהלך מרווה ובהשוואה לתוצאות תיאורטיות להעברת חום הסעה בחינם. תופעות רותחות ייחקרו גם באיכות.

Procedure

הערה: ניסוי זה משתמש בחימום להבות. ודא כי מטף הוא בהישג יד וכי אין חומרים דליקים נמצאים ליד הניסוי. בצע את כל אמצעי הזהירות הסטנדרטיים לבטיחות אש.

1. ייצור דגימה למרווה (ראו תמונה, איור 1)

חותכים אורך קטן (~ 24 מ"מ) של מוט נחושת בקוטר 9.53 מ"מ. לקדוח שני חורים קטנים (קוטר 1.6 מ"מ) בער...

Results

תצלומים של רתיחה בטמפרטורות מדגם ראשוניות שונות (T_s,0) מוצגים בתאנה 2. ב- T_s,0 = 150° C בועות אדי טופס ולהישאר מחובר לדגימה. ב- T_s,0 = 175 מעלות צלזיוס בועות מתנתקות וצפות לתוך המים. ב 200°C, בועות נוספות נוצרות, ועליות נוספות נצפות בטמפרטורות גבוהות יותר....

Application and Summary

ניסוי זה הדגים את תהליך העברת החום החולף במהלך מרווה. הטמפרטורה של דגימת חומר הייתה במעקב כפי שהוא התקרר במהירות באמבט מים. מקדמי ההקמה ופרופילי הטמפרטורה לאורך זמן הושוו לערכים תיאורטיים לקירור קונבקציה חופשי. תופעות רותחות נדונו גם נצפו לטמפרטורות מדגם ראשוני גבוהות. מידע מניסויים כאל?...