多排密集圆孔气体冲击射流换热的实验研究

气体冲击射流的换热系数是设计喷气冷却装置必需的参数。本文采用实验方法研究了多排密集圆孔气体冲击射流的换热过程,主要考察了射流雷诺数ReD,普朗特数Pr,无量纲喷嘴间距Xn/d,无量纲喷射高度H/d和排气方式对平均对流换热系数的影响。实验结果表明:平均努谢尔数NuD随ReD数的0.69次幂增长,随无量纲数Xn/d的-0.269次幂和无量纲数H/d的-0.273次幂的方式减小,同时设置排气通道会显著提高换热系数。实验数据整理成平均努谢尔数NuD与ReD数、Pr数、无量纲间距Xn/d、无量纲喷射高度H/d的准则关系式,测量值与回归结果偏差在7%的范围内。得到的准则关系式与Martin公式比较,更适合于高开孔率的密集冲击射流。     

孔排射流冲击换热过程数值模拟研究及结构优化

运用数值仿真技术对带钢连续热处理快速冷却过程中的孔排射流冲击换热进行了三维数值模拟,主要研究了几何参数对射流冲击传热特性的影响规律。在研究的参数范围内,获得了孔排射流冲击换热装置的最优结构。分析表明:展向孔间距S2的影响最为显著,其次是流向孔间距S1,板间距H的影响作用最小。     

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...     

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.     

缝隙冲击射流换热数值模拟

采用标准k-ε模型对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.考虑冲击区对流换热的因素有射流的速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴的宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、冲击板的温度及水温等.研究结果表明:射流速度对冲击区的换热影响最显著,其次是水温及喷嘴的宽度,而射流出口速度方向与冲击板的夹角只影响局部换热系数的分布.     

多排狭缝型气体射流冲击换热的三维数值模拟

采用RNG k-ε湍流模型,模拟了多排狭缝型喷管的冲击射流换热特性,研究了带钢运动速度以及狭缝喷嘴Re对带钢表面局部对流换热系数以及平均对流换热系数的影响。数值计算结果表明:在实际工程应用中带钢运动速度对平均Nu数的影响可以忽略,同时得到了平均Nu数与狭缝喷口Re数间的关联式,为工程应用奠定了坚实的理论基础。     

缝隙冲击射流淬火对流换热的影响因素

采用有限元方法对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.结合辊式淬火冷却的特点,分析了缝隙射流冲击区对流换热的影响因素如射流速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、水温等.结果表明:在淬火100 mm厚钢板时,经济实用的工艺参数为射流速度40~45 m·s^-1,射流出口距冲击板的距离(高度)20 mm,喷嘴宽度2 mm,射流出口速度方向与冲击板之间夹角45°,水温10~35℃.     

狭缝射流冲击柱状凸形表面流动换热特性

采用数值方法研究了狭缝射流冲击柱状凸形表面的流动换热特性,通过四种湍流模型计算结果与实验数据对比,确定了湍流模型适用性.以压力梯度分布为依据,重点分析了狭缝射流沿柱状凸形表面的流动结构和边界层分离特点及柱状凸形表面的强化换热特性.结果表明:RNG k-ε和Realizable k-ε模型具有预测适应性;狭缝射流冲击至柱状凸形表面,气体沿表面运动,速度降低,并在流动下游发生边界层分离;量纲一的逆压梯度随量纲一的曲率半径(D/B)的减小而增大,使得边界层分离更早出现;驻点区域换热Nu随量纲一的曲率半径(D/B)的减小而获得增强,但流动进入下游后,D/B对换热基本无影响;压力梯度是影响狭缝射流冲击柱状凸形表面换热分布的重要因素.     

特厚钢板阵列射流淬火的表面换热

采用特厚钢板专用辊式射流淬火试验装置和多通道钢板温度记录仪,测试出射流速度3.39~26.8 m·s^-1、雷诺数12808~117340、水流密度978.7~6751.5 L·(m²·min)^-1条件下,84 mm厚钢板淬火冷却曲线;进而基于反传热修正方法计算高温钢板淬火过程壁面温度和热流密度,描绘出沸腾曲线,分析多束圆孔阵列射流对特厚钢板淬火表面换热的影响.结果表明:射流速度、水流密度等参数影响钢板表面射流滞止区和平行流区换热机制,进而影响最大热流密度分布.射流速度较低时,壁面平行流区观察到混合换热和\     

圆形喷口紊流冲击射流流动与传热过程数值模拟

中厚板无约束淬火主要采用上下集管圆形射流冲击冷却方式，使淬火钢板在向前行进的过程中得到冷却。本文通过建立单股圆形喷口紊流冲击射流流动与传热过程数学模型，对单股射流冲击热钢板的射流流场、温度场、压力场和自由液面进行了数值模拟，得到了冲击射流各物理场的变化规律及钢板表面的换热特性。数值计算结果不仅为钢板淬火过程的温度场模拟、热应力应变场模拟提供了较为准确的换热边界条件，也为优化钢板淬火控冷工艺、保证钢板淬火质量提供了坚实的理论基础。     

An experimental study on heat transfer process of multiple mist impinging jets

Mist jet impingement cooling is an enhanced heat transfer method widely used after the continuous galvanizing process.The key of a successful design and operation of the mist jet impingement cooling system lies in mastering heat transfer coefficients.The heat transfer coefficients of high temperature steel plates cooled with multiple mist impinging jets were experimentally investigated,and the effects of gas and water flow rates on heat transfer coefficients were studied.The test results illustrate that the gas flow rate has little effect on the mist heat transfer rate.It is also found that the water flow rate has a great impact on the heat transfer coefficient.When the water flow rate ranges from 0.96m3/h to 1.59 m3/h,an increase in the rate will produce a higher heat transfer coefficient with a maximum of 5650 W/(m2·K).Compared with the conventional gas jet cooling,the heat transfer coefficient of the mist jet cooling will be much higher,which can effectively strengthen the after-pot cooling.     

喷雾冷却中射流出口高度和高温钢板表面温度对换热系数的影响

利用有限元耦合场数值模拟计算方法进行了高温钢板纯水喷雾冷却的模拟,研究了射流出口高度和钢板表面温度对换热系数的影响.模拟结果表明:在其他参数不变的情况下,随喷射距离(在200~500mm范围内)的减小,换热系数总体呈增加趋势;随钢板表面温度(在1050~200K范围内)的增加,换热系数总体呈减小趋势.     

烧结冷却机换热过程数值模拟与废气温度调控

基于FLUENT模拟软件,采用多孔介质模型对烧结矿冷却过程进行数值模拟,获得了烧结矿当量直径、床层空隙率等特性参数和料层厚度、给料温度、冷却介质流速、冷却介质温度等冷却工艺参数对废气温度的影响规律,分析了冷却工艺参数变化对余热锅炉入口废气温度和实际余热回收量的影响。结果表明:热源参数测试是烧结余热回收发电系统精确设计的前提,烧结主生产工艺稳定是烧结余热回收发电系统稳定、高效运行的基础,余热锅炉排烟废气循坏是调控余热锅炉入口废气温度和提高余热回收效率的重要技术手段。     

高温烧结矿气-固换热过程数值模拟及参数分析

在详细分析了高温烧结矿冷却过程传热机理的基础上,根据能量守恒定律建立了高温烧结矿气-固换热过程的一维非稳态热过程数学模型,并利用现场实测数据对所建立的数学模型进行了验证.结果表明:所建立的数学模型是正确可信的.在此基础上,重点研究了冷风风速和台车移动速度等主要热工参数对环冷机内冷却过程的影响,并针对某环冷机的实际生产情况提出了具体的操作建议.     

水射流冲击冷却过程靶面热流密度测试方法的改进

为了准确测量水射流冲击冷却过程靶面热流密度,提出在靶体背侧增加绝热材料,采用单点测温,使用一维导热反问题计算靶体表面热流密度的方法.实验数据分析显示,采用该方法对靶体背侧温度预测的相对误差±5%以内的概率为93%以上,由于靶体背侧仅是近似的绝热条件,导热反问题计算的靶体背侧温度略高于实测温度.结果表明,通过在靶体背侧增加绝热材料,即便采用单点测温,仍然可以很容易地获得足够精确的靶体温度和表面热流密度.