Hi People. Recently we make experimental process cooling of a titanium Gr2 tube. The tube dimensions were: external diameter 170mm; internal diameter 65mm and 200mm of heigth. Then, we make an equivalent simulated process (with FEM software) and the compare results were quite different. Briefly, the "virtual" tube was cooling more quickly than the real. What do you think about the reasons for that different behaviour? One of you have some paper that can me serve to understand these differences, please?
Hi, it could be different reasons, for example wrong heat transfer properties, inacurate boundary conditions, are you sure with it?
Best regards
I only have the thermal properties include in the FEM software and the experimental cooling curves measure by thermocuples.
Check properties for Ti Gr.2 (note these could be temperature-dependant):
- thermal conductivity = 16.4 W/m*C;
- specific heat = 523 J/kg*C.
Regarding BC`s:
do you apply temperature at inner surface of tube according to exp. cooling curve?
and heat transfer coefficient at outer surface?
Estimado Daniel: habría que revisar el modelo físico y los datos usados. P.ej., es clave como se modelizó la condición de contorno. La más realística es la condición :: conductividad x gradiente de T normal a la superficie= h(T-Ts) donde h es el coeficiente de transferencia térmica superficial y Ts la temperatura de la superficie, con h función de la temperatura T. En algunos casos no se dispone de la función h(T), y suele ser más fácil disponer de valores experimentales suponiendo que es constante con la temperatura pero con valores distintos para enfriamiento en aire, en aceite y en agua. Esta aproximación no debería dar valores muy distintos de los medidos. Pueden hacer un chequeo del modelo de elementos finitos poniendo h=0 en las dos superficies cilíndricas (suponiendo solamente flujo de calor radial) y una distribución radial simple de la temperatura inicial , que permite calcular analíticamente, incluso a mano, la temperatura final y ver si la temperatura final calculada con FEM coincide con el valor analítico. También hay que tener en cuenta donde se midió la temperatura, zonas muy próximas a la superficie son complicadas experimentalmente y también en el cálculo. Por último, si enfriaron desde temperaturas superiores a 883ºC,, al pasar a esa temperatura de la fase beta (bcc) a la alfa (hexagonal) se libera calor latente que hay que tener en cuenta como otro término en el miembro derecho de la ecuación de difusión. Para esto último hay que hacer iteraciones y en la curva T vs. t se debería ver un arresto térmico, especialmente con bajas velocidades de enfriamiento. Espero no haber puesto un cúmulo de obviedades, en ese caso, mis disculpas.
Un abrazo,
Reinaldo
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