高温钢板连续喷水冷却换热系数的研究

采用有限差分法建立了高温钢板连续喷水冷却过程中一维非稳态传热条件下冷却水换热系数的计算模型,将试验测量到的数据应用该模型计算出了试验过程中冷却水与高温钢板间的换热系数[h。]分析结果表明：在流量一定的情况下,压力对换热系数的影响较明显,而在压力一定的情况下,流量对换热系数的影响较小,冷却水的换热系数随喷水密度的增加而增大,随钢板表面的温降呈先增加后减小的趋势。总结出了钢板表面温度为400～1 000 ℃,喷水密度为90～180 L/(m2·min)的条件下,喷水冷却换热系数[h]的经验计算公式。     

圆形喷嘴射流对钢板冷却的数值模拟

利用有限元数值模拟软件fluent,采用不可压缩流体流动的基本原理和流热固耦合有限元方法,对钢板控冷设备中常用的圆形喷嘴柱状流冲击换热进行模拟,得到在不同参数与边界条件下柱状流的换热特性以及喷嘴出口速度、出口直径、水温等参数对换热系数的影响,为钢板冷却过程温度场和应力场的模拟提供了较为准确的边界条件.     

线棒材轧后冷却过程综合换热系数的实验测定

通过分析线棒材轧后冷却的各个环节,设计并研制了一套在不同冷却工况条件下测量工件和冷却介质间的综合换热系数的新型实验装置。以此为平台,利用综合换热系数反求原理,给出了42CrMo大棒材在自然空冷、强制风冷和水雾冷却条件下的对流换热系数曲线。将所测数据作为边界条件,成功实现了对某厂准150 mm大棒材轧后冷却过程温度场和相变组织演变的有限元准确数值预报。研究结果能为线棒材轧后控冷工艺设计与优化提供重要指导。     

单圆孔气体冲击射流冷却高温钢板瞬态传热特性

采用单点测温试验方法,结合导热反问题计算,研究了钢板表面温度从800 ℃降至100 ℃、喷嘴出口Re数为27000、出口距钢板垂直冲击距离Z/D为4情况下钢板表面瞬态传热特性。结果表明,冷却初始阶段局部Nu数沿冲击中心径向呈钟形分布,随冷却过程进行在r/D=2处出现第二峰值。冷却初始阶段平均努塞尔数与经典Hofmann公式及Martin公式基本一致,随冷却过程进行明显下降,但当r/D>10时这一趋势并不明显。     

6061铝合金淬火冷却过程中的表面换热系数

通过6061铝合金末端淬火测得的冷却曲线,结合有限差分法和反传热求解法,研究了6061合金固溶处理在不同冷却方式下的冷速及表面换热系数与温度的变化规律。结果表明,6061铝合金在水雾冷和喷水冷却过程中,端面冷速先增大后减小,在400℃左右达到峰值,峰值冷速约为30℃/s。6061铝合金的表面换热系数与温度呈非线性关系,其大小随着温度的降低先逐渐增大,在150～100℃范围内达最大值,然后下降;在风冷过程中,表面换热系数值先急剧增大,当温度下降到500℃后增速明显减慢。     

铝合金薄板强风气垫射流加热过程的对流换热系数研究

实验研究了强风气垫冲击射流加热铝合金薄板的对流换热特性。基于集总热容法计算表面对流换热系数,获得射流速度42 m/s~68 m/s(压力0.4 kPa~1.0 kPa)的表面对流换热系数与铝板温度关系。对于厚度为3 mm的薄板,若要实现工业气垫炉加热所需的4.5℃/s的加热速率,其表面平均对流换热系数应大于231 W/(m~2·K),雷诺数Re要大于17 138。利用实验数据的回归处理及最小二乘法,建立了强风气垫射流加热过程的平均对流换热准数方程,与实验数据比较,该准数方程与实验结果吻合良好,误差小于4.5%。     

铸轧薄带气雾冷却用喷嘴的换热特性实验研究

铸轧薄带冷却采用气雾多喷嘴具有冷却时间短,冷却均匀等特点。通过实验研究了双喷嘴气雾冷却的换热特性。研究的因素包括水压、气压、喷嘴间距及高度、钢板温度等。结果表明,气压越大,钢板的表面传热系数越大,表面传热系数的增量在1000~1200 W/(m~2·℃·bar);水压越大,钢板的表面传热系数同样变大,表面传热系数增量在400W/(m~2·℃·bar);喷嘴间距越大、喷嘴高度越大,钢板的表面传热系数越小,喷嘴间距增大时,表面传热系数增量为-10W/(m~2·℃·mm),喷嘴高度增大时,表面传热系数增量在-4~-6 W/(m~2·℃·mm)。钢板温度每升高1℃,表面传热系数增量为-2~-4 W/(m~2·℃~2)。可以得出:气压对表面传热系数的影响最显著,水压以及喷嘴间距、高度次之,钢板温度对传热系数的影响最小。     

立轴平面磨削冷却对流换热系数的实验测定

本文在日本学者福井保夫研究成果的基础上,改进了立轴平面磨削冷却换热系数测定方法的数学模型,并以此为基础,实验测定了立轴平面磨削砂轮与工件接触区内冷却换热系数及其分布;试验分析了冷却液流量和冷却喷嘴安装高度对冷却换热系数的影响规律。     

钢板分段冷却试验方法研究

提出了一种将钢板在相变冷却过程中,分段采用缓冷,空冷及水冷的试验方法,用于研究冷却速度对钢板组织的影响,并推荐测试冷却过程钢板表面温度的热电偶型式。给出了确定钢板不同位置平均冷却速度的方法。     

淬火过程冷却曲线的采集及换热系数求解方法的研究

设计了基于工业标准结构总线（ISA）的淬火冷却曲线高速采集系统,并用该系统采集了P20钢在20℃和60℃水中的冷却曲线,提出了一种求解淬火过程随温度变化的换热系数的新方法。该方法把有限元法引入反向热传导问题,根据试验测量的温度曲线,使用最优化方式确定合理的边界换热系数。在计算过程中,通过有限元法得到工件内部相应位置在相应时间段所产生相变潜热,并将各单元的相变潜热与单元温度场进行耦合计算。     

大型轴类零件喷水冷却过程流动与换热分析

依据喷水冷却装置的结构建立数学模型,对冷却装置的水流场和温度场进行了数值模拟;研究了大型轴类件喷水淬火过程中水流的冲击距离和喷嘴内径对工件表面换热系数的影响,获得了一些关键的特性参数。     

气雾射流冷却热圆筒的传热研究

在自制周期性换热的实验平台上,利用加热圆筒实现动态周期性换热,测得其高温圆筒表面的温度与热流密度。采用布置在圆筒内部热电偶测得其近壁面温度,利用二维非稳态导热反问题计算方法实现表面温度和热流密度的测量。圆筒以其轴心,水平旋转,转速为0、5、10、15 r/min,初始温度为1 150℃。实验结果表明:缸筒静止时,冲击区的临界热流密度为3.33 MW/m~2,是漫流区临界热流密度的两倍。缸筒周期性换热时,临界热流密度最大值出现在射流的"上游区";对于缸筒在不同的转速,随着转速的增加临界热流密度(CHF)逐渐减小,从1.73 MW/m~2减小到1.23 MW/m~2。     

固态塑性成形过程中界面接触换热的实验研究

文章通过自制的接触换热系数测量设备对纯铜与3Cr2W8V合金钢、不锈钢与不锈钢间的接触换热系数进行了实验研究。分析了温度和载荷对接触换热系数的影响,并且分析了在铝合金和模具钢的接触面间加入玻璃润滑剂后对接触换热系数的影响。实验结果发现,接触换热系数与温度的关系并不是简单的正比关系,而与载荷的指数近似成正比关系,且在接触面涂上玻璃润滑剂后,接触换热系数可大大降低。     

雾化气体淬火过程换热系数的计算及实验研究

研究了用反传热方法计算雾化气体淬火过程试件表面综合换热系数的基本原理和算法,利用Matlab编写了试件表面综合换热系数的反求程序。然后,通过反求程序对不同工艺参数下淬火过程试件表面的综合换热系数进行了计算。运用Matlab模拟了不同工况下淬火试件的温度场,实测了试件淬火过程的温度变化,并对试件的温度计算值和实测值进行了对比。结果表明,所述的方法对雾化气体淬火试件表面综合换热系数的数值计算是准确有效的。     

淬火冷却介质换热系数研究进展

淬火冷却介质换热系数不仅是评定淬火介质冷却能力的主要参数,也是淬火过程数值模拟中最重要的边界条件之一.它受很多因素的影响,如工件的材质、尺寸、表面状态等,因此很难精确测定.本文概述了近年来有关换热系数的研究,并对以后的研究工作做了展望.     

热冲压钢板加热冷却过程中微观组织演变机理

采用高温激光共聚焦显微镜对22MnB5钢板在热冲压工艺中的加热、保温和淬火环节中的组织演变进行了模拟和观测。结果表明:在加热温度升至920℃时有析出物析出,经聚集形成体积较大的析出物团,当保温189 s时大部分析出物消失,重新溶入基体内。在冷却过程中,应尽量缩短转移时间使淬火前钢板温度高于Ac_3。淬火过程中马氏体转变分为3个阶段,历时约20 s,440～330℃时出现第一批马氏体,长度在30～50μm之间; 330～300℃时第二批马氏体完成转变,长度不超过20μm,且平行排列;300℃～Mf时更小尺寸的马氏体完成转变。在高于Mf时,降低冷却速率可明显减少马氏体数量,主要是减少了第二批形成的尺寸较小的马氏体数量。     

钛合金换热管的阵列涡流检测

设计制作了钛合金管材对比试样,并采用穿过式涡流、阵列涡流和旋转涡流3种方法对其进行检测.从检测灵敏度、周向分辨力、轴向分辨力、检测盲区和胀接区检测能力等方面对检测结果进行了比较.结果表明,阵列涡流的综合检测能力优于穿过式涡流和旋转涡流的,在钛合金换热管的涡流检测中有广阔的应用前景.     

铝合金压铸过程铸件/铸型界面换热行为的研究Ⅰ实验研究和界面换热系数求解

采用"阶梯"铸件,设计了压铸过程模具温度测量的实验方案并进行了压铸实验.以实验中测得的铸型内部不同位置的温度为基础,采用热传导反算法求解了压铸过程中铸件/铸型界面热流以及换热系数;分析了铸件的厚度对于界面热流以及换热系数的影响,结果表明:压铸过程铸件/铸型界面热流或是换热系数随着压射过程的进行迅速升高直至最大值,然后随着凝固过程的进行而减小;同时,铸件的不同厚度部位与铸型之间的界面热流和换热系数的变化规律也不同,随着铸件厚度的增大,铸件/铸型之间的界面热流和换热系数峰值均减小,但是界面热流和换热系数较大值保持的时间则逐渐增大.