气体射流冲击高温钢板的瞬态换热实验研究

采用实验的方法研究了单个圆形喷嘴冲击射流冷却高温钢板的瞬态传热特性.实验中喷嘴到被冲击表面距离H/D为4和8,射流Re数为在22 700到31 000的范围内.实验结果表明,提高气体流量可以有效提升圆形喷嘴的换热能力.射流冲击距离H/D和射流Re数对Nu数具有明显的影响.在对瞬态实验结果的分析表明,随着实验工件表面温度的降低,换热系数和Nu数逐步降低,说明被冲击表面温度对气体射流冲击换热系数和Nu数具有一定的影响.在气体射流冲击冷却过程中,被冷却物体表面温度对换热系数的影响不可忽略.     

三角形涡发生器对流换热特性的实验研究

采用热质比拟萘升华技术对三角形涡流发生器的对流换热特性进行了实验研究,得到了平均和局部对流换热系数。实验结果表明:(1)在矩形通道内安装三角形涡发生器有利于强化传热,强化幅度为10%~30%;(2)在实验雷诺数范围内,冲击角对三角形涡发生器对流换热特性有显著影响,并且存在一个最佳迎流冲击角60;°(3)几何尺寸是重要影响因素,随高度的增加,对应的Nu数也随之提高。     

带钢层流冷却过程中冲击穿透深度的数值模拟

带钢在层流冷却过程中距表面较近的区域温度存在反复升降的现象,造成厚度方向上组织和性能的差异。结合酒钢CSP热轧带钢生产数据,建立一维热轧带钢有限元模型,计算层流冷却过程中带钢的温度场。提出了冷却过程中带钢冲击穿透深度的概念,并初步探究其影响因素。厚度为3和4mm的带钢计算得出的卷取温度比实测温度分别高3和8℃,相对误差分别为0.44%和1.16%,验证了模型和假设的合理性。结果表明,冷却过程中冲击穿透深度受带钢的导热系数、平流区的对流换热系数、带钢表面温度和喷嘴分布的影响;带钢上表面喷嘴分布较少,冲击穿透深度随对流换热系数的增大而增加,下表面喷嘴分布密集起主导作用,增加对流换热系数,冲击穿透深度几乎不受影响。     

带钢连退线风管式冷却过程的数值模拟

 喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法,不同的冷却器结构对冷却性能影响很大。针对带钢连续退火及镀后冷却风管式冷却器工艺过程,将计算区域划分为2个子区域,经过网格独立性检验,在一定网格数目基础上利用数值模拟软件进行数值模拟研究。通过对风箱风管区域研究获取冷却器的压力流量公式,对冲击射流冷却区域研究获取带钢表面对流换热系数及带钢冷却速度变化。典型工况下带钢表面平均对流换热系数为117.29W/(m2·K),带钢冷却速度14.0℃/s。     

单孔射流冲击流动与换热过程的数值模拟

应用三种RNG k-ε湍流模型对单孔气体射流冲击流动与换热过程进行了数值仿真计算,与实验结果的比较分析表明;RNG k-e系列模型能够对射流冲击流动和换热过程进行较为准确的预测.在此基础上,进一步对局部Nu数、平均Nu数分布的分析表明:喷孔直径D对冲击点处Nu的数值大小无明显影响;射流冲击高度HI/D对Nu数的分布规律...     

热带钢超快速冷却条件下的对流换热系数研究

建立了热带钢超快速冷却过程的导热微分方程,采用有限差分方法计算了薄带钢实现超快速冷却(对于4 mm以下的薄带钢,冷却速率可达300℃/s)所需的带钢表面对流换热系数.同时,在实验室条件下采用厚度为20 mm的钢板进行了超快速冷却试验,得到了超快速冷却条件下的带钢表面对流换热系数与冷却水流量的关系.结果表明,在一定水流量范围内随着冷却水量的增加,带钢表面换热系数逐渐增加;采用所确定的换热系数对不同厚度钢板得到的温降曲线与实测值吻合较好,具有较高的精度.     

基于二维瞬态导热反问题方法测量气体射流冲击换热系数

基于Levenber-Marquardt迭代法建立了二维瞬态导热反问题模型。结合实验,测定了厚规格材料表面射流冲击换热系数随着时间的变化规律。同时,采用RNG k-ε湍流模型建立了相应的CFD仿真模型。数值分析和实验结果表明:所建立的二维瞬态导热反问题模型能够准确计算表面换热系数;厚规格材料冷却过程中,冷却开始时,表面换热Nu数迅速上升。当冷却时间大于50s时,Nu数逐步趋于平缓并维持不变;由于材料内部横向热流的影响,瞬态实验的局部Nu数高于稳态实验的局部Nu数。     

水流量对热轧钢板层流冷却过程对流换热系数的影响

提高带钢层流冷却控制模型的精度,关键是建立精确的对流换热系数与冷却工艺之间的关系.采用有限差分法和反向热传导法,获得了实验条件下钢板表面的对流换热系数及表面温度.研究了不同水流量(0.9~2.1 m3·h-1)对换热系数与表面温度变化规律的影响.在层流冷却过程中,对流换热系数与表面温度呈非线性关系;在距离驻点70 mm内,水流量对换热系数随表面温度变化规律没影响;远离驻点70 mm外,对流换热系数比随远离冲击区驻点距离的增加而减小.采用所确定的换热系数计算得到的温降曲线与实测曲线吻合较好.      

立式炉内转向辊传热过程数学模型

应用粗糙表面间接触换热数学模型,建立了带钢连续热处理立式炉内转向辊辊室传热过程数学模型,综合考虑了接触换热、对流换热、辐射换热等换热方式.对转向辊辊室传热的仿真分析表明:转向辊辊面温度变化层的厚度不超过10mm,同时在带钢连续热处理立式炉中,可以忽略转向辊传热对带钢温度的影响.     

立式连续退火炉预热段带钢加热温度分析计算计

本文针对实际生产中使用的带钢立式连续退火炉，建立了预热段(JPF)带钢温度计算公式。根据冲击射流对流换热原理和预热段的喷孔阵列形式，采用生产实测数据，模拟推导出对流换热努塞尔数计算公式。按照这组公式编制成MATLAB软件，计算结果与52组生产数据相符。该组计算公式和方法，可为带钢连续退火炉工程项目设计与应用提供一定的计算依据。