Estudio de los fenómenos de ebullición en la capa límite dinámica y térmica de un cilindro vertical en procesos de temple con convección forzada - Cervantes García, Alberto (Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 2018)
The most common way to describe the complex mechanism of quenching is to use cooling curves. In almost all the heat treatment processes, cooling curves are measured with metal test probes instrumented with thermocouples. There a number of variants of the specimen shape, size and materials, although the preferred shape is the flat-end cylindrical probe. However, some studies carried out under isothermal conditions of the hydrodynamic behavior of the quenchant around the flat-end cylindrical probe with mathematical and physical modeling, suggest that flat-end cylindrical probe should not be recommended neither for studies on wetting front kinematics nor for estimating the heat transfer boundary conditions. In this thesis, the fluid dynamics around the flat-end cylindrical probe made of stainless steel AISI 304, is studied both in isothermal and in non-isothermal state. For this purpose, water used at a temperature of 60 ° C as a cooling fluid and different flow velocities (0.2, 0.4 and 0.6 m/s), as well as visualization techniques with high-speed camera, optical filters, thermal histories and mathematical simulation. The results shows that the fluid dynamics under non-isothermal conditions during forced convection quenching of flat-end cylindrical probes is very different from that under isothermal conditions, so it is not advisable to try to correlate the fluid dynamics around metal probe under isothermal conditions with the behavior of cooling rate curves or to characterize the evolution of the wetting front.

La forma más común de describir el complejo mecanismo de enfriamiento durante el temple es usar curvas de enfriamiento. En casi todos los procesos de tratamiento térmico, las curvas de enfriamiento en probetas metálicas instrumentadas se miden con termopares. Existen numerosas variantes de la forma de la probeta, además del tamaño y los materiales, aunque la forma preferida es cilíndrica de cara plana. Sin embargo, algunos estudios llevados a cabo en condiciones isotérmicas del comportamiento hidrodinámico del medio de temple alrededor de la probeta a cilíndrica de cara plana con modelado matemático y físico, sugieren que la probeta cilíndrica de cara plana no debería recomendarse ni para estudios de la cinemática del frente de mojado ni para estimar las condiciones de frontera de transferencia de calor. En esta tesis se estudia la dinámica de fluidos alrededor de una probeta cilíndrica de cara plana hecha de acero inoxidable AISI 304, tanto en estado isotérmico como en estado no isotérmico. Para este propósito se han empleado técnicas experimentales y de simulación matemática utilizando agua a una temperatura de 60 °C es utilizada como medio de enfriamiento a diferentes velocidades de flujo (0.2, 0.4 y 0.6 m /s). Los resultados muestran que la dinámica de los fluidos bajo condiciones en estado no isotérmico durante el enfriamiento por convección forzada de la probeta cilíndrica de cara plana es muy diferente a las condiciones de la probeta en estado isotérmico, por lo que no es recomendable tratar de correlacionar la dinámica de fluidos alrededor de la probeta metálica en condiciones isotérmicas con el comportamiento de las curvas de rapidez de enfriamiento o para caracterizar la evolución del frente de mojado.
Facultad de Ingeniería Mecánica. Doctorado en Ciencias en Ingeniería Mecánica
Keywords: http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/xmlui/handle/DGB_UMICH/315; info:eu-repo/classification/cti/7; FIM-D-2018-0755; Temple; Convección forzada; Frente de mojado; Probeta cilíndrica de cara plana; Técnicas de visualización; Curvas de rapidez de enfriamiento; Simulación matemática