Analysis of the Rayleigh number in the area of steel rectangular sections in the conditions of stedy and unstedy heat flow

The paper presents the experimental measurements dedicated to the research for the Rayleigh number (Ra) in the area of rectangular steel sections. This problem is associated with the analysis of the free convection which takes place in the heating of sections bundles during the heat treatment. The study was conducted for both steady and transient heat transfer. The values of the Ra number obtained for the tested sections allow to describe the phenomenon of convection on the basis of a very simple criterial dependence. It greatly simplifies the mathematical description of the heat transfer phenomenon in the concerned charges.

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, których celem było określonie liczby Rayleigha (Ra) dla profili prostokątnch, nagrzewanych w warunkach ustalonej i nieustalonej wymiany ciepła. Analizie poddano trzy rodzaje profili: 40x20 mm, 60x60 mm oraz 80x80 mm. Badania dla warunków ustalonych przeprowadzono w komorze grzewczej stanowiska do pomiarów efektywnej przewodności cieplnej wsadów porowatych. Natomiast badania w warunkach nieustalonych przeprowadzono w elektrycznym piecu komorowym. Charakter zmian liczby Ra w funkcji temperatury, dla obu sposobów nagrzewania jest podobny. W każdym z przypadków, maksymalną wartość parametr Ra uzyskuje w przedziale temperatury około 100200^oC. Dla profili 80x80 mm parametr ten jest około sześciokrotnie większy w porównaniu z profilami 60x60 mm. W przypadku nieustalonego przepływu ciepła, bezwzględne wartości parametru Ra są o rząd wielkości większe od wartości uzyskanych dla warunków ustalonych. Odnotowane liczby Ra nie przekroczyły wartości 10⁷. Maksymalna wartość tego parametru wyniosła około 1,2x10⁶. Zatem przy nagrzewaniu analizowanych profili, występujacą w ich wnętrzu konwekcję, można traktować jako intensyfikację przewodzenia w wypełniającym je powietrzu. Wyniki przedstawionych badań posłużą do analizy wpływu występującej wewnątrz profili konwekcji, na proces nagrzewania wiązek tych elementów. Ostatecznym wynikiem prowadzonych w tym zakresie analiz, będzie opracowanie modelu do wyznaczania efektywnej przewodności cieplnej tego wsadu.