Toz metal silindirik bir parçanın su verme işleminde gözenekliliğin soğuma eğrilerine etkisinin sayısal olarak incelenmesi

Bu çalışmada, toz metalürjisi ile üretilmiş gözenekli paslanmaz çelik silindirlere su verilmesi esnasında numunelerde meydana gelen sıcaklık dağılımları incelenerek, metallerin soğuma eğrileri çizilmiştir. Bu problem FLUENT paket programında modellenmiştir. Problemde ısı taşınım katsayısı, malzemenin ısı iletim katsayısı, malzemenin özgül ısısı, suyun özelliklerinin sıcaklıkla değişimi dikkate alınmıştır. Değişen ısı taşınım katsayısı ve iletim katsayısı için C derleyicisinde kullanıcı tanımlı fonksiyon (User Define Function-UDF) yazılıp FLUENT’e aktarılmıştır. $phi$2.5x3 ebatındaki parçanın iç bölge, alt-üst yüzey ve dış dikey yüzeydeki değişik noktalardaki soğuma eğrileri çizilmiştir. Ayrıca, % 10, %20 ve %40 gözeneklilik değerleri için karşılaştırma yapılarak gözenekliliğin etkisi ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar sayısal bir çalışmayla karşılaştırılmış ve genel olarak uyum içinde olduğu görülmüştür.

A numerical investigation to the effect of porosity on the cooling curves of the powder cylinder specimen for quenching processes

In this study temperature distributions occurring in samples were analyzed while quenching of the porous stainless steel cylinders produced by Powder Metallurgy. Then cooling curves of the metals were drawn. This problem was modeled in FLUENT software. In the problem, heat transfer coefficient, heat conduction coefficient and the properties of the water are changed with the changing temperature. User defined function (UDF) was written in C compiler for the varying heat transfer coefficient and the heat conduction coefficient then the UDF transferred to the FLUENT software. For size $phi$2.5x3, different points in inner sides, top-bottom sides and outer sides were analyzed. For 10 %, 20 % and % 40 porosity, cooling curves were compared. Results were compared with other numerical studies and generally it is seen that they are compatible with the other studies.

PDF

___

1. German, R. M., “Toz Metalurjisi ve Parçacıklı Malzeme İşlemleri 1. Basım”, Sarıtaş, S., Türker, M., Durlu, N., Türk Toz Metalurjisi Derneği, Ankara, 8-10, 61-89, 195-198, 235-238, 482-499 (2007).
2. Weissbach, W., “Malzeme Bilgisi ve Muayenesi 6. bas.”, Anık, S., Anık, E. S., Vural, M., Birsen Yayınevi, İstanbul, 133-117, 200-201 (1993).
3. Labeish, VG., 1989, “Heat Removal during liquid cooling of metal”, steel in the USSR, vol:19, pp. 134-136.
4. Boyer, HE. and Cary, PR., 1988, Quenching and Control distortion, ASM International Materials Park, OH.
5. Mackenzie, DS., Totten, GE., and Webster, GM., 1996, “Quenching fundamentals:heat transfer”, Proceedings of the Second International Conference on Quenching and the Control of Distortion, edited by Totten GE., Maurice AH., Sjösterm SJ., and Funatani K., November 4-7 Cleveland OH, pp. 329-240.
6. Bejan, A., 1993, Heat Trasnfer, John Wiley&Sons, NewYork.
7. Karaaslan, İ., “Değişken Sınır Şartlarında Gözenekli Metallerin Soğuma Eğrilerinin Analitik Yaklaşımla Elde Edilmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-84 (2005).
8. Yılmaz,K. İ., “Gözenekli Malzemelerde Soğuma Eğrilerinin Sayısal Yöntemle Elde Edilmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1- 90 (2005).
9. Yılmaz,O., “Gözenekli Malzemelerin Soğuma Eğrilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-71 (2006).
10. Aivazov, M. I., Domashnev, I. A., “Influence of Porosity on the Conductivity of the Hot Pressed Titaniumnitride Specimens”, Poroshkovaya Metallurgiya (Soviet P/M and Metal Ceramics), 8(9): 51-54 (1968).
11. Koh, J. C. Y., Fortini, “Prediction of Thermal Conductivity and Electrical Resistivity of Porous Metallic Materials”, Int. J. Heat and Mass Transfer, 16, 2013-2021 (1973).
12. P. Howard, M.J. Koczak, “How porosity and atmosphere effect the conductivity of P/M parts”, Int. J. Powder Metall. 17 (1) (1981) 25– 35.
13. Odelevski, V. I., Zh, Tekh, fiz., Int. J. Powder Metallurgy, 6, 667, (1951).
14. Veinberg, A.K., Nauk, Dokl. Akad., Powder Technology, 3, 543, (1966).
15. Chi, JWH., 1966, “Forced Convective Boiling Heat Transfer to Hydrogen”, J. Spacecraft, vol. 3, pp. 150-152.
16. Rohsenow, WM., 1951, “A Method Correlating Heat-Transfer Data for surface Boiling of Liquids”, Trans. ASME, Vol. 74, pp. 969-976.
17. Rohsenow, WM., Hartnett, JP. And Ganic EN., 1985, “Handbook of Heat Transfer Fundamentals”,2nd ed., Mc Graw Hill, New York.
18. Jakob, M., 1949, “Heat Transfer”, John Wiley&Sons, New York.
19. Zuber, N., 1958, “On the stability of boiling heat transfer”, Trans. ASME, vol.80, pp. 711- 720.
20. Berenson PJ., 1961, “Film-Boiling Heat Transfer From a Horizontal Surface”, J. Of Heat Transfer, vol. 83, pp. 351-358.
21. Bromley, LA., 1951, “Heat Transfer in Stable Film Boiling”, Chem. Eng. Prog., Vol. 46, pp. 221-227.
22. Peker G., 2008, “Metal Silindirik Bir Parçanın Su verme İşleminin Sayısal Olarak İncelenmesi”, Y. Lisans Tezi, Makina Mühendisliği, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
23. Fluent Inc. Product Documentation.
24. Incropera, FP., De Witt, DP., (1985), “Fundamentals of Heat and Mass Transfer 2nd ed.”, John Wiley and Sons, New York.
25. Ataer, OE., Aygün, C., and Uslan, I., 2003, “A numerical approach to the cooling curves of porous P/M materials for quenching process”, Powder Technology, vol:137, 159–166.