Etude du refroidissement par Sprays d'un cylindre mobile à haute température

Le contrôle de la température de pièces métallurgiques en cours de refroidissement est essentiel puisque la cinétique du refroidissement engendre des transformations cristallines et agit sur les propriétés mécaniques finales de celles-ci. Les sprays permettent d'accroître les échanges thermiques par un mouillage quasi continu de la paroi à refroidir et de les uniformiser. De plus, à échange thermique égal, le débit d'eau utilisé est moindre. Cependant, la physique des échanges thermiques gouttes - parois, en particulier lorsque cette paroi est mobile, doit encore faire l'objet d'études approfondies afin de maîtriser l'ensemble des paramètres qui détermineront l'échange thermique entre le spray et la paroi. Dans cette étude, nous présentons les courbes d'ébullition obtenues pour des sprays plans impactant une surface cylindrique statique ou mobile. Ces résultats sont comparés à des études antérieures sur le refroidissement par impact de jets cohérents

Conduction inverse sur un cylindre en rotation : Cas de l'ébullition convective induite par l'impact d'un jet d'eau

In this thesis, we are interested in the problem of cooling by an impinging jet of a hot moving surface. One of the objectives is a better understanding of the boiling mechanisms resulting from the interaction between the jet and the wall. The industrial application is related to the steel industry. It concerns hot rolling process, during which steel plates brought up to temperatures ranging from 750 to 1000ÊC undergo a quenching by water jets (temperatures around 75ÊC) whose kinetics fixes the microstructure of steel and consequently determines its mechanical properties. Another objective is to develop a methodology for determining the heat fluxes extracted during the impingement of a moving surface by a water jet. The development of a stable estimation method, closely associated to an experimental bench and a specific procedure, allows to provide this type of indirect measurements on a broad range of temperatures corresponding to boiling. The proposed inverse heat conduction method consists in analyzing temperature responses measured on a rotating solid cylinder impinged by a water jet. A Fourier transform is applied to the Laplace transform of the signals provided by several thermocouples embedded at a fixed radius close to the wall. In the case of a linear problem, an explicit relationship between the Laplace-Fourier transform of the internal temperature and the Fourier transform of the temporal distribution of parietal heat flux can be found. The inversion of this equation provides an explicit algorithm making an easy estimation of the space and temporal distributions of parietal heat flux possible. Simulations of inversion and real measurements are presented: they show the robustness of the inversion technique and allow to study the influence on heat transfers of parameters such as velocity, temperature of the jet and wall velocity.Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons au problème du refroidissement par impact de jet d une surface en défilement portée à haute température. Il s agit de mieux appréhender les mécanismes d ébullition résultant de l interaction entre le jet et la paroi. L application industrielle visée est liée à l industrie métallurgique. Elle concerne le processus de laminage à chaud, durant lequel des plaques d'acier portées à des températures comprises entre 750 et 1000ÊC subissent une trempe (jets à environ 75ÊC) dont la cinétique conditionne la microstructure du produit sidérurgique et détermine par conséquent ses propriétés mécaniques. Notre objectif est de mettre au point une méthodologie de mesure des flux extraits lors de l impact d un jet sur une surface en défilement. Fournir ce type de mesures sur une large gamme de températures correspondant à l'ébullition nécessite le développement d'une méthode d'estimation stable, étroitement associée à un banc et à une procédure expérimentale spécifique. La méthode proposée consiste à analyser des réponses en température mesurées sur un cylindre solide en rotation et impacté par un jet. Une transformation de Fourier est appliquée à la transformée de Laplace des signaux fournis par plusieurs thermocouples implantés en proche paroi. Dans le cas où le problème est considéré comme linéaire, une relation explicite entre la transformée de Laplace-Fourier de la température interne et la transformée de Fourier de la distribution temporelle de flux de chaleur pariétal peut être trouvée. L inversion de cette relation fournit un algorithme explicite permettant d estimer aisément les distributions spatiale et temporelle de flux de chaleur pariétal. Des simulations d inversion ainsi que des mesures réelles sont présentées : elles montrent la robustesse de la technique d inversion et permettent d étudier l influence sur les transferts de paramètres tels la vitesse, la température du jet et la vitesse de défilement de la paroi

Conduction inverse sur un cylindre en rotation : Cas de l'ébullition convective induite par l'impact d'un jet d'eau

In this thesis, we are interested in the problem of cooling by an impinging jet of a hot moving surface. One of the objectives is a better understanding of the boiling mechanisms resulting from the interaction between the jet and the wall. The industrial application is related to the steel industry. It concerns hot rolling process, during which steel plates brought up to temperatures ranging from 750 to 1000ÊC undergo a quenching by water jets (temperatures around 75ÊC) whose kinetics fixes the microstructure of steel and consequently determines its mechanical properties. Another objective is to develop a methodology for determining the heat fluxes extracted during the impingement of a moving surface by a water jet. The development of a stable estimation method, closely associated to an experimental bench and a specific procedure, allows to provide this type of indirect measurements on a broad range of temperatures corresponding to boiling. The proposed inverse heat conduction method consists in analyzing temperature responses measured on a rotating solid cylinder impinged by a water jet. A Fourier transform is applied to the Laplace transform of the signals provided by several thermocouples embedded at a fixed radius close to the wall. In the case of a linear problem, an explicit relationship between the Laplace-Fourier transform of the internal temperature and the Fourier transform of the temporal distribution of parietal heat flux can be found. The inversion of this equation provides an explicit algorithm making an easy estimation of the space and temporal distributions of parietal heat flux possible. Simulations of inversion and real measurements are presented: they show the robustness of the inversion technique and allow to study the influence on heat transfers of parameters such as velocity, temperature of the jet and wall velocity.Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons au problème du refroidissement par impact de jet d une surface en défilement portée à haute température. Il s agit de mieux appréhender les mécanismes d ébullition résultant de l interaction entre le jet et la paroi. L application industrielle visée est liée à l industrie métallurgique. Elle concerne le processus de laminage à chaud, durant lequel des plaques d'acier portées à des températures comprises entre 750 et 1000ÊC subissent une trempe (jets à environ 75ÊC) dont la cinétique conditionne la microstructure du produit sidérurgique et détermine par conséquent ses propriétés mécaniques. Notre objectif est de mettre au point une méthodologie de mesure des flux extraits lors de l impact d un jet sur une surface en défilement. Fournir ce type de mesures sur une large gamme de températures correspondant à l'ébullition nécessite le développement d'une méthode d'estimation stable, étroitement associée à un banc et à une procédure expérimentale spécifique. La méthode proposée consiste à analyser des réponses en température mesurées sur un cylindre solide en rotation et impacté par un jet. Une transformation de Fourier est appliquée à la transformée de Laplace des signaux fournis par plusieurs thermocouples implantés en proche paroi. Dans le cas où le problème est considéré comme linéaire, une relation explicite entre la transformée de Laplace-Fourier de la température interne et la transformée de Fourier de la distribution temporelle de flux de chaleur pariétal peut être trouvée. L inversion de cette relation fournit un algorithme explicite permettant d estimer aisément les distributions spatiale et temporelle de flux de chaleur pariétal. Des simulations d inversion ainsi que des mesures réelles sont présentées : elles montrent la robustesse de la technique d inversion et permettent d étudier l influence sur les transferts de paramètres tels la vitesse, la température du jet et la vitesse de défilement de la paroi

Conduction inverse sur un cylindre en rotation (Cas de l'ébullition convective induite par l'impact d'un jet d'eau)

Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons au problème du refroidissement par impact de jet d une surface en défilement portée à haute température. Il s agit de mieux appréhender les mécanismes d ébullition résultant de l interaction entre le jet et la paroi. L application industrielle visée est liée à l industrie métallurgique. Elle concerne le processus de laminage à chaud, durant lequel des plaques d'acier portées à des températures comprises entre 750 et 1000C subissent une trempe (jets à environ 75C) dont la cinétique conditionne la microstructure du produit sidérurgique et détermine par conséquent ses propriétés mécaniques. Notre objectif est de mettre au point une méthodologie de mesure des flux extraits lors de l impact d un jet sur une surface en défilement. Fournir ce type de mesures sur une large gamme de températures correspondant à l'ébullition nécessite le développement d'une méthode d'estimation stable, étroitement associée à un banc et à une procédure expérimentale spécifique. La méthode proposée consiste à analyser des réponses en température mesurées sur un cylindre solide en rotation et impacté par un jet. Une transformation de Fourier est appliquée à la transformée de Laplace des signaux fournis par plusieurs thermocouples implantés en proche paroi. Dans le cas où le problème est considéré comme linéaire, une relation explicite entre la transformée de Laplace-Fourier de la température interne et la transformée de Fourier de la distribution temporelle de flux de chaleur pariétal peut être trouvée. L inversion de cette relation fournit un algorithme explicite permettant d estimer aisément les distributions spatiale et temporelle de flux de chaleur pariétal. Des simulations d inversion ainsi que des mesures réelles sont présentées : elles montrent la robustesse de la technique d inversion et permettent d étudier l influence sur les transferts de paramètres tels la vitesse, la température du jet et la vitesse de défilement de la paroi.In this thesis, we are interested in the problem of cooling by an impinging jet of a hot moving surface. One of the objectives is a better understanding of the boiling mechanisms resulting from the interaction between the jet and the wall. The industrial application is related to the steel industry. It concerns hot rolling process, during which steel plates brought up to temperatures ranging from 750 to 1000C undergo a quenching by water jets (temperatures around 75C) whose kinetics fixes the microstructure of steel and consequently determines its mechanical properties. Another objective is to develop a methodology for determining the heat fluxes extracted during the impingement of a moving surface by a water jet. The development of a stable estimation method, closely associated to an experimental bench and a specific procedure, allows to provide this type of indirect measurements on a broad range of temperatures corresponding to boiling. The proposed inverse heat conduction method consists in analyzing temperature responses measured on a rotating solid cylinder impinged by a water jet. A Fourier transform is applied to the Laplace transform of the signals provided by several thermocouples embedded at a fixed radius close to the wall. In the case of a linear problem, an explicit relationship between the Laplace-Fourier transform of the internal temperature and the Fourier transform of the temporal distribution of parietal heat flux can be found. The inversion of this equation provides an explicit algorithm making an easy estimation of the space and temporal distributions of parietal heat flux possible. Simulations of inversion and real measurements are presented: they show the robustness of the inversion technique and allow to study the influence on heat transfers of parameters such as velocity, temperature of the jet and wall velocity.NANCY1-SCD Sciences & Techniques (545782101) / SudocSudocFranceF

Semi-analytical inverse heat conduction on a rotating cylinder with laplace and fourier transforms

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IMECE2008-67470 A THERMAL QUADRUPOLE-BASED MODEL FOR HEAT DIFFUSION IN A MULTILAYERED SYSTEM: APPLICATION TO DETERMINATION OF TRANSIENT PERFORMANCE OF A MEDIUM-VOLTAGE SOFT STARTER

ABSTRACT Adverse effects of starting-torque transients and high inrush currents in induction motors are typically mitigated by employing electronically controlled soft starting voltages through silicon controlled rectifiers (SCRs INTRODUCTION Starting a de-magnetised induction motor from standstill is a demanding and complex process. At the instant of switching on the power supply, all the energy necessary to magnetise the motor, to provide the acceleration force, and to supply the kinetic energy of the rotor and load, must be present together with the energy to overcome the mechanical and electrical losses in the motor. Doing this at full supply voltage places considerable stresses on the supply, the motor windings, and the iron cores of the stator and rotor

Practical application of inverse heat conduction for wall condition estimation on a rotating cylinder

International audienceThe solution of the linear, inverse, transient heat conduction problem (IHCP) in a cylindrical geometry is analysed. The rotating cylinder under investigation is experiencing boiling convection induced by the impingement of a water jet. The initial temperature is known, additional temperature measurements in time are taken with sensors positioned at a constant radius within the solid material, and the estimation of the wall heat flux at the external radius is sought. First, simulated temperature measurements inside the cylinder are processed in order to be used to estimate the wall heat flux. When noise is present in the data, some of the simulated results obtained using the least squares method exhibit oscillatory behavior, but these large oscillations are substantially reduced by the implementation of a regularization technique. Real experimental data are also used for the wall condition estimation and for the subsequent building of local boiling curves are plotted and discussed. The question of the possible effect of a temperature dependent conductivity on the reconstructed wall condition is also considered

Inverse heat conduction applied to the measurement of heat fluxes on a rotating cylinder

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Including polarizability effects in GCPPC-SAFT: application to alkyl-ether containing systems

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New Laser-flash Experiments for Irradiated Fuels Under Contrainted Conditions

A new group of facilities dedicated to the characterisation of irradiated nuclear fuel under conditions reproducing a variety of in-pile events is being constructed at JRC/ITU. The first planned experiment is the measurement of the local thermophysical properties (local thermal diffusivity, gap condductance)of the fuel. The set-up is used both for steady state and perturbative experiments (heating power variations or other excursions simulating in-pile transients or accidents like RIA).JRC.E.3-Materials researc