Faculty of Energy and Environmental Engineering

Heat transfer problem in the strand during continuous casting is considered in the paper. Steady state temperature field in a coordinate system attached to the mould has been analyzed. Phase change is assumed to take place at constant temperature. The nonlinearity in this problem is caused by the unknown location of the solid–liquid interface. To determine both, this location and the resulting temperature field in the strand, a novel BEM front tracking algorithm has been developed.Numerical examples like one-dimensional (1D) phase change benchmark (modeled as two-dimensional (2D)) and several 2D problems of continuous casting of copper are included and discussed.

This paper studies the conjugate problems of fluid flow and energy transport (involving conduction, convection and radiation heat transfer) within a material changing its phase. The analysis focuses on the Czochralski crystal growth process. The solidifying material is treated as a pure substance with constant material properties. The solution of the resulting 3-D, axisymmetric, non-linear problem is obtained iteratively using the commercial CFD package Fluent. The algorithm employed here treats each subdomain of the system separately, i.e. the liquid and solid phases of the solidified material, as well as the inertial gas surrounding both phases.

A method of reducing the number of degrees of freedom and the overall computing times in finite element method (FEM) has been devised. The technique is valid for linear problems and arbitrary temporal variation of boundary conditions. At the first stage of the method standard FEM time stepping procedure is invoked. The temperature fields obtained for the first few time steps undergo statistical analysis yielding an optimal set of globally defined trial and weighting functions for the Galerkin solution of the problem at hand. Simple matrix manipulations applied to the original FEM system produce a set of ordinary differential equations of a dimensionality greatly reduced when compared with the original FEM formulation. Using the concept of modal analysis the set is then solved analytically. Treatment of non-homogeneous initial conditions, time-dependent boundary conditions and controlling the error introduced by the reduction of the degrees of freedom are discussed.

The convective and radiation heat transfer take place between thermal pipelines and their surroundings. These phenomena bring about the heat losses from the pipelines. In the case of a low sky temperature, the radiation heat exchange is very intensive and the temperature of the top part of the horizontal pipeline is lower than the temperature of the bottom part of this pipeline. Sometimes this temperature is also lower than the temperature of the surrounding atmospheric air. In the case of overhead heat pipelines placed in open air space the surroundings constitute natural environment with its meteorological conditions. These conditions are usually unstable. These conditions cause temperature fluctuations of the outer shell of the pipeline. The aforementioned phenomena bring about difficulties during infrared inspections of the pipeline shell temperature and calculation of the heat losses from the pipeline. The aim of the work is recognition of these processes in order to draw prope...

The heat transfer in the system for pad welding of plates is considered. Particularly, the presence of air gap between the padded material and technological stand is investigated. The air gap appears due to the extremely high temperatures in the vicinity of the welding pool, which involve a deformation of the padded plate. The heat resistance of the air gap causes a strong decrease of the heat flux transferred from the welding pool. Intensity of this heat transfer has the essential meaning for achieving the welding pad of good quality. The presented analysis is the initial step of investigations referred to the estimation of the gap heat resistance using inverse procedure based on temperature measurements. In the paper, the mathematical model of the heat transfer in the system considered is formulated. The basic assumptions are described and discussed. The problem is solved numerically. The commercial code FLUENT is used for this purpose. Results of calculations are verified with th...

This paper studies the conjugate problems of fluid flow and energy transport (involving conduction, convection and radiation heat transfer) within a material changing its phase. The analysis focuses on the Czochralski crystal growth process. The solidifying material is treated as a pure substance with constant material properties. The solution of the resulting 3-D, axisymmetric, non-linear problem is obtained iteratively using the commercial CFD package Fluent. The algorithm employed here treats each subdomain of the system separately, i.e. the liquid and solid phases of the solidified material, as well as the inertial gas surrounding both phases.

The heat transfer in the system for pad welding of plates is considered. Particularly, the presence of air gap between the padded material and technological stand is investigated. The air gap appears due to the extremely high temperatures in the vicinity of the welding pool, which involve a deformation of the padded plate. The heat resistance of the air gap causes a strong decrease of the heat flux transferred from the welding pool. Intensity of this heat transfer has the essential meaning for achieving the welding pad of good quality. The presented analysis is the initial step of investigations referred to the estimation of the gap heat resistance using inverse procedure based on temperature measurements. In the paper, the mathematical model of the heat transfer in the system considered is formulated. The basic assumptions are described and discussed. The problem is solved numerically. The commercial code FLUENT is used for this purpose. Results of calculations are verified with th...

Nowe możliwości w zakresie badania jakości wód basenowych The new opportunities for study a quality of swimming pools waters Słowa klucze: wody basenowe, testy toksyczności, biotesty, uboczne produkty dezynfekcji Sport i rekreacja powinna stanowić ważny element życia człowieka od najmłodszych lat. Jedną z częściej zalecanych aktywności fizycznych jest pływanie. Pełne i bezpieczne korzystanie z pływalni i kąpielisk może być zapewnione tylko przy zachowaniu wysokich standardów jakości wody basenowej. Osiągnięcie tego celu jest możliwe przy ograniczeniu rozwoju chorobotwórczych mikroorganizmów, które pojawiają sie w basenach w trakcie ich użytkowania. Dlatego dezynfekcja chemiczna jest niezbędnym krokiem w procesie uzdatniania wody basenowej. Woda basenowa tworzy specyficzny układ obejmujący nie tylko wodę w jej czystej postaci, ale również pozostałości środków do dezynfekcji oraz zanieczyszczeń wprowadzanych przez kąpiących się. Obecność moczu, potu, włosów oraz pozostałości kosmetyków w znaczący sposób przyczynia się do powstawania prekursorów ubocznych produktów dezynfekcji. Mocznik, aminokwasy, kreatynina, kwas cytrynowy czy liczne parabeny reagując ze związkami chloru tworzą szeroką grupę związków zwanych ubocznymi produktami dezynfekcji (DBP). DBP mają negatywny wpływ na zdrowie osób korzystających z basenu, a wielu z nich przypisuje się nie tylko właściwości toksyczne, ale również mutagenne i rakotwórcze. Postęp analizy instrumentalnej w znaczącym stopniu przyczynił się do identyfikacji większości z nich, jednak ich działanie na organizmy żywe wciąż jest przedmiotem licznych badań. Obok analizy instrumentalnej swoją obecność coraz mocniej zaznaczają metody toksykologiczne oparte o testy na żywych organizmach-bakteryjnych, zwierzęcych czy roślinnych. Możliwość wyboru z pośród dużej liczby organizmów testowych oraz dostosowania metodyki do potrzeb własnej pracy badawczej stanowi o atrakcyjności tych metod. Zastosowanie ich jako przesiewowych metod oceny jakości wód basenowych może stanowić ciekawą i skuteczną metodę wspomagania klasycznej analizy fizykochemicznej. W niniejszej pracy przedstawiono przegląd testów toksykologicznych na różnym poziomie organizacji organizmów testowych. Oceniono przede wszystkim ich użyteczność w ocenie jakości wód basenowych, a także zaprezentowano własne spostrzeżenia i wnioski w zakresie oceny toksykologicznej jakości wód basenowych prowadzonej przez autorów w ramach wstępnych prac badawczych.