EFFECT OF WATER FLOW RATE, WATER TEMPERATURE, NOZZLE SIZE AND NOZZLE STAND-OFF DISTANCE ON THE BOILING WATER HEAT TRANSFER OF AISI 316 STAINLESS STEEL PLATE

Abstract

During boiling water heat transfer, large non-linear variations in the rate of heat extraction at the surface of the component are experienced as its surface temperature changes during cooling. Many factors can impact on the rate of heat extraction and include factors related to the water and how it is delivered to the surface of the component. This study has examined the effect of water flow rate (0.63 to 3.15 L/s), water temperature (13 to 40 °C), stand-off distance or distance between the nozzle and surface of the sample (81 to 158 mm) and a large and small diameter cone spray nozzle on the boiling water behaviour during quenching of AISI 316 12.7 mm stainless steel circular plate samples. For the analysis, the measured temperature/time history at specific locations in the stainless steel plates was input to a 2- D axisymmetric Inverse Heat Conduction (IHC) model so that the boiling curves for each test condition could be determined.Lors de la transmission de chaleur de l’eau bouillante, de grandes variations non linéaires du taux d’extraction de chaleur à la surface de la pièce sont éprouvées à mesure que la température de sa surface change lors du refroidissement. Plusieurs facteurs peuvent influencer le taux d’extraction de chaleur, incluant les facteurs reliés à l’eau et la façon dont elle est délivrée à la surface de la pièce. Dans cette étude, on a examiné l’effet du débit d’eau (0.63 à 3.15 L/s), de la température de l’eau (13 à 40 °C), de la distance d’aspersion ou distance entre la buse et la surface de l’échantillon (81 mm à 158 mm) et d’une buse d’aspersion à cône de grand ou petit diamètre sur le comportement de l’eau bouillante lors de la trempe d’échantillons circulaires de 12.7 mm de tôle d’acier inoxydable AISI 316. Pour l’analyse, on a entré dans un modèle axisymétrique à 2-D “Conduction Thermique Inverse” [Inverse Heat Conduction (IHC)], l’histoire mesurée température–temps à des positions spécifiques des tôles d’acier inoxydable, de telle sorte que l’on pouvait déterminer les courbes d’ébullition de chaque condition d’évaluation.