Hans Hedlund

Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes-Part I: Laboratory tests of heat transfer coefficients

Embedded cooling pipes can be used to reduce the temperature rise in massive structures as a measure against thermal cracking. When air is used as a cooling medium, relatively large diameters with profiles causing friction losses along the pipe are preferred. In this paper, heat transfer coefficients for two different types of cooling pipes have been determined for different pipe flows in combination with various temperature levels. This paper relates to the first part of the investigation dealing with the laboratory tests of heat transfer coefficients. The second part, dealing with application in design, is presented in “Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes-Part II: Applications in design” [1].RésuméAfin de prévenir la fissuration thermique, des tuyaux de refroidissement incorporés peuvent servir à réduire la montée de la température dans des constructions massives. Si l’on utilise l’air en tant que moyen de refroidissement, il est préférable d’incorporer des tuyaux de diamètre relativement large dont les profils causent des pertes par friction. Dans cet article, on détermine les coefficients de transfert thermique pour deux types de tuyaux, pour des flux différents dans les tuyaux combinés avec des niveaux différents de température. Cet article décrit la première partie d’une étude expérimentale et traite des essais en laboratoire des coefficients de transfert thermique. La deuxième partie, qui traite de l’application des résultats dans la préparation des projets, sera présentée en «Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes-Part II: Applications in design» [1].

Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes—Part II: Application in design

This paper relates the second part of the investigation of air-cooling in concrete; the first part is presented in “Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes—Part I: Laboratory tests and heat transfer coefficients” [1]. Embedded cooling pipes are used to reduce the risk of thermal cracking in early age concrete. Traditionally, water has been used as a cooling medium, but air cooling has been shown to be advantageous for many applications. The experimentally-determined heat transfer coefficients of cooling pipes [1], have been used and verified in comparisons ofin situ measurements at the Igelsta Bridge in Södertälje, Sweden. The close agreement between measured and calculated temperatures of air-cooled sections seems to justify the use of the averaged heat transfer coefficients determined in [1].Some exemplifying calculations are also shown, and the general behaviour of cooled structures is discussed. The principles of designing a cooling system for a general case are proposed. It is concluded that it is possible to design prismatic structures, such as a columns, by the use of existing models and measured heat transfer coefficients.RésuméCet article présente la deuxième partie d’une étude sur le refroidissement par l’air du béton; la première partie est présentée en «Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes—Part I: Laboratory tests and heat transfer coefficients» [1]. Des tuyaux de refroidissement incorporés sont utilisés pour prévenir la fissuration thermique dans le béton jeune. Bien que l’eau soit traditionnellement utilisée comme moyen de refroidissement, on démontre les avantages de l’air pour beaucoup d’applications. Les coefficients de transfert thermique déterminés expérimentalement [1], ont été appliqués et vérifiés par une comparaison avec des mesures effectuéesin situ sur le Pont Igelsta à Södertälje en Suède. Le très bon accord entre le calcul des températures des sections refroidies à l’air et les températures mesurées sur place semble justifier l’utilisation des coefficients moyens de transfert thermique déterminés en [1].Des exemples de calculs sont présentés, ainsi qu’une discussion du comportement général des constructions refroidies. On propose des principes pour la conception d’un système de refroidisement. On conclut qu’il est possible de calculer des constructions prismatiques, telles des colonnes, à l’aide de modèles existants et les coefficients de transfert thermique mesurés.