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Viscorova, Renata

Name:Viscorova, Renata
Thema:Untersuchung des Wärmeübergangs bei der Spritzwasserkühlung unter Berücksichtigung des Einflusses der Verzunderung
Abgabe:2007

Zusammenfassung:

Bei der Herstellung von Stahlprodukten führen die Reaktionen der unterschiedlichen Atmosphären mit der Stahloberfläche zur Zunderbildung. Der Ver- und Entzunderungsprozess bei der Stahlherstellung ist aufgrund der Vielzahl wechselwirkender Parameter nicht in ausreichendem Maße kontrollierbar und stellt ein Kernproblem dar. Dies gilt insbesondere für die Zusammenhänge zwischen Verzunderung und Wärmeabfuhr. Die Zunderschicht bildet einen Widerstand für den Wärmetransport und sie beeinflusst die Wärmeabstrahlung von der Oberfläche. Zur Quantifizierung dieser Wechselwirkung wurden Zunderwachstum und der Wärmeübergang mit dem Ziel der Beschreibung in Form eines Zunderwachstumsgesetzes und eines effektiven Wärmeübergangskoeffizienten untersucht. Diese verbesserte Beschreibbarkeit ist von grundlegender Bedeutung für die Auslegung von Kühleinrichtungen. Zudem sind die bereitgestellten experimentellen Methodiken auch bei der Lösung der dabei auftretenden konkreten technischen Aufgabenstellungen nutzbar.

Experimentell wurde sowohl die Verzunderung, als auch der Wärmeübergang bei der Spritzkühlung untersucht. Die Ergebnisse der Verzunderungsuntersuchungen lassen sich im wesentlichen in Form eines Zunderwachstumsgesetzes darstellen, welches eine Berechnung der Zunderschichtdicke aus den Parametern Temperatur und Verzunderungszeit gestattet.

Der Wärmeübergang bei der Spritzkühlung wurde in Abhängigkeit von den Primärparametern Oberflächentemperatur und Wasserbeaufschlagungsdichte untersucht. Dabei konnte eine analytische Anpassungsformel für alle relevanten Bereiche der primären Prozessparameter gefunden werden. Zusätzlich wurde ein Verfahren abgeleitet und experimentell verifiziert, welches auch die Beschreibung des Wärmeübergangs an verzunderten Oberflächen gestattet.

Die vorliegenden Ergebnisse können sofort und unmittelbar zur Auslegung und Optimierung von Kühleinrichtungen verwendet werden. Die entwickelten experimentellen Methoden können zur genauen Messung von Verzunderung und Wärmeübergang für spezifische Anwendungsfälle, und damit zur Entwicklung neuer Kühltechniken, verwendet werden.

Im Rahmen der Arbeit wurde somit die Möglichkeit geschaffen, sowohl die Verzunderung, als auch den Wärmeübergang an verzunderten Oberflächen im Voraus rechnerisch zu ermitteln. Die bereitgestellten quantitativen Zusammenhänge für den Wärmeübergang bei der Spritzkühlung stellen einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der rechnerischen Auslegbarkeit von Kühltechniken dar.

 

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