Modelling and simulation of the influence of flow boiling during quenching in liquids* Translated title: Modellierung und Simulation des Siedeeinflusses beim Abschrecken in Flüssigkeiten

Kurzfassung

Das mehrphasige Strömungsfeld und der Wärmeübergang an der Oberfläche eines Zylinders sowie dessen Abkühlung während des Abschreckprozesses in flüssigen Medien werden mit einem siedephasenübergreifenden Ansatz modelliert. Hiermit wird die Simulation und Berechnung des gesamten Abkühlverlaufs eines Bauteils bei der Abschreckung innerhalb eines einzigen Modells dargestellt. Simulationsergebnisse zum zeitabhängigen Abkühlverhalten eines zylindrischen Bauteils werden für verschiedene Anströmungsbedingungen und Fluidunterkühlungen verglichen. Insbesondere wird dabei auf die lokalen Dampfgehalte in Oberflächennähe des Bauteils und deren Einfluss auf den zeitabhängigen Wärmeübergang eingegangen.

Abstract

A combined multiphase flow and heat transfer model is utilized to simulate the flow and heat transfer processes of metallic specimen during the quenching process in a liquid. The applied bubble crowd model is able to investigate the different boiling phases (film, transition, nucleate) within one single numerical model approach. Simulation results of the transient cooling of a single cylindrical specimen in the quenching process are discussed for various flow velocities and liquid subcoolings. Characteristics of the vapour formation process during quenching and its impact on the surface heat transfer coefficient during heat treatment are discussed.