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dc.contributor.advisor1Luiz Machadopt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2021890970181321pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Willian Moreira Duartept_BR
dc.contributor.referee1Raphael Nunes de Oliveirapt_BR
dc.contributor.referee2Juan José Garcia Pabonpt_BR
dc.creatorKatrine Barbosa Oliveira Chavespt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6108866303784114pt_BR
dc.date.accessioned2025-02-14T13:39:25Z-
dc.date.available2025-02-14T13:39:25Z-
dc.date.issued2024-07-05-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/80078-
dc.description.abstractThe quenching plays a fundamental role in the metallurgical industry, since, in addition to improving the toughness and ductility of steel, it optimizes its mechanical properties in general, and is present in the manufacturing process of products intended for the automotive and oil industries. The quenching is a fundamental heat treatment in large steel tubes and, since it is a complex procedure, knowing the variables involved facilitates process control and allows computational simulation, saving time and resources. One of the main parameters involved in quenching by immersion in a cooling fluid is the heat transfer coefficient. Since quenching involves different boiling regimes, it is more complex to determine the heat transfer rates. This work consists of the design, construction and commissioning of a mechanism capable of simulating the cooling process of a solid steel tube, at high temperature, in a similar way to that observed in the industry. The project consisted of adapting a masonry tank developed to determine the external heat transfer coefficient in quenching processes of steel tubes in steady state to operate in transient mode. The tank, which already had a test specimen whose shaft was connected to a gear motor, in addition to a cooling system with a chiller and water recirculation by pumping, received a mechanism driven by pneumatic cylinders, responsible for rapidly raising the water level to cover the test specimen. Type K thermocouples were distributed radially in the cylinder body, as well as on the surface and in the middle of the tank. A higher-speed data acquisition system was also incorporated to allow the capture of temperatures during the transient regime. The commissioning of the test bench and validation of the preliminary results was completed with the survey of the cooling curve. A mathematical model, based on finite differences, was implemented in the MatLab® software to numerically estimate the value of the heat transfer coefficient from the cooling curves of the test specimen. The convection coefficient curves were plotted for several experimental tests, with different execution times, including tests with the static and rotating cylinder. The results were qualitatively compared with related works available in the literature, since, as the experimental conditions are unique, there are no numerical results similar to those obtained.pt_BR
dc.description.resumoA têmpera exerce um papel fundamental na indústria metalúrgica, pois, além de melhorar a tenacidade e a ductilidade do aço, otimiza suas propriedades mecânicas em geral, estando presente no processo de fabricação de produtos destinados às indústrias automotiva e petrolífera. A têmpera é um tratamento térmico fundamental em tubos de aço de grande porte e, por se tratar de um procedimento complexo, conhecer as variáveis envolvidas facilita o controle do processo e permite a simulação computacional, economizando tempo e recursos. Um dos principais parâmetros envolvido na têmpera por imersão em fluido de resfriamento é o coeficiente de transferência de calor. Como a têmpera abrange diferentes regimes de ebulição, é mais complexo determinar as taxas de transferência de calor. O presente trabalho constitui no projeto, construção e comissionamento de um mecanismo capaz de simular o processo de resfriamento de um tubo de aço maciço, em alta temperatura, de forma semelhante ao verificado na indústria. O projeto constituiu na adequação de um tanque de alvenaria desenvolvido para determinação do coeficiente de transferência de calor externo em processos de t:êmpera de tubos de aço em regime permanente. O tanque, que já contava com um corpo de prova cujo eixo estava ligado a um moto redutor, além de um sistema de resfriamento com chiller e recirculação por bombeamento, recebeu um mecanismo acionado por cilindros pneumáticos, que se tornou responsável por elevar rapidamente o nível da água de resfriamento de forma a encobrir o corpo de prova. Termopares tipo K foram distribuídos radialmente no corpo do cilindro, bem como na superfície e no meio do tanque. Um sistema de aquisição de dados com maior velocidade para possibilitar a captação das temperaturas durante o regime transiente também foi incorporado. O comissionamento da bancada de testes e validação dos resultados preliminares foi concluído com o levantamento da curva de resfriamento. Um modelo matemático, baseado em diferenças finitas, foi implementado no software MatLab® para estimar numericamente o valor do coeficiente de transferência de calor a partir das curvas de resfriamento do corpo de prova. As curvas dos coeficientes de convecção foram plotadas para vários testes experimentais, com diferentes tempos de imersão, incluindo testes com o cilindro estático e rotacionando. Os resultados foram comparados qualitativamente com os trabalhos correlatos disponíveis na literatura, visto que, como as condições experimentais são singulares, não há resultados numéricos semelhantes aos obtidos.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecanicapt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Restritopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/*
dc.subjectTêmperapt_BR
dc.subjectCoeficiente de Transferência de Calorpt_BR
dc.subjectCurva de Resfriamentopt_BR
dc.subjectRegime Transientept_BR
dc.subject.otherEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.otherResfriamentopt_BR
dc.subject.otherCalor - Transmissãopt_BR
dc.subject.otherMetais - Têmperapt_BR
dc.titleProjeto de concepção, prototipagem e comissionamento de uma bancada experimental para determinação do coeficiente de transferência de calor por ebulição externa em um bloco de aço girante no processo de têmperapt_BR
dc.title.alternativeDesign, prototyping and commissioning of an experimental bench for determining the heat transfer coefficient by external boiling in a rotating steel block in the tempering processpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.description.embargo2026-07-05-
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