Abstract
The paper presents an experimental-computational study of the results of using the IQLab program to solve inverse heat conduction problem and restore the surface temperature of cylindrical thermosondes from heat-resistant chromium-nickel alloys while cooling them in liquid media. The purpose of this paper is to verify the correct operation of the IQLab program when restoring the surface temperature of thermosondes with 1-3 thermocouples. The IQLab program is also designed to solve one-dimensional nonlinear direct lines and inverse heat conduction problems with constant initial and boundary conditions specified as a function of time in a tabular form with a constant and variable time step. A finite-difference method is used to solve the heat equation. Experiments were carried out on samples D = 10-50 mm in liquids with different cooling capacities such as aqueous solutions of NaCl and Yukon-E polymer, rapeseed oil and I-20A mineral oil. For the calculation we used the readings of thermocouples installed at internal points of cylindrical thermosondes. The advantages of solving inverse heat conduction problems with the IQLab program include the possibility of restoring the surface temperature for cylindrical samples with a diameter of 10 mm to 50 mm with practical accuracy according to the indications of a single thermocouple located in the geometrical center of the thermosonde, which simplifies the manufacture of the probe. For larger dimensions with a diameter D ≥ 50 mm, it is necessary to install control intermediate thermocouples and perform additional tests. The solution of inverse heat conduction problems and restoration of the surface temperature of the sample makes it possible to calculate other important characteristics of the cooling process: the heat flux density and the heat transfer coefficient.
Highlights
Эффективность технологических процессов термообработки стальных деталей зависит от охлаждающей способности закалочной среды
For the calculation we used the readings of thermocouples installed at internal points of cylindrical thermosondes
Хромоникелевые сплавы сочетают высокую жаростойкость, коррозионную устойчивость и технологичность при механической обработке
Summary
Целью данной работы является проверка корректности работы программы IQLab [5, 6, 7] при восстановлении температуры на поверхности цилиндрических термозондов из жаропрочных хромоникелевых сплавов различных геометрических размеров с 1 - 3 термопарами. Установка трех ТП на термозонде D/Н = 50/200мм диктовалась необходимостью установки термопары на поверхности и ТП, установленной на глубине 5 мм от поверхности, для подтверждения точности восстановления температуры поверхности по Тц при решении ОЗТ. Программа IQLab предназначена также для решения одномерных нелинейных прямых (ПЗТ) и обратных задач теплопроводности (ОЗТ) при постоянных начальных и граничных условиях, задаваемых как функция времени в табличном виде с постоянным и переменным шагом по времени. Для решения ОЗТ задаются форма образца, свойства материала (в IQLab имеется библиотека теплофизических свойств различных марок сталей и сплавов – Х18Н9Т, Inconel 600 и др.), координата точки сбора экспериментальных данных. Программа автоматически выбирает оптимальные (по точности и экономии машинного времени) шаг по времени и число разбиений на отрезке пространственной координаты, число узлов на отрезке времени охлаждения образца и значение параметра регуляризации, обеспечивающих решение ОЗТ
Sign-in/Register to view highlights & summary 
Published Version (
Free)
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call