胀接成形工艺对管翅式换热器结构性能的影响

胀接成形工艺是管翅式换热器生产过程中的关键工序之一,对换热器的传热效能、机械强度及耐压强度具有决定性的影响。以某款换热器换热铜管为研究对象,建立胀接成形过程有限元仿真模型,分析不同规格胀头下,胀接成形过程中应力变化及分布,胀接后换热管的减薄程度,翅片和换热管之间的接触状态和压力分布,残余应力等弹塑性应变规律及其对换热器结构性能的影响。通过实验验证可知,实验结果与仿真结果吻合,表明仿真模型的正确性,能够有效的指导和改进产品设计和生产工艺。     

T2M内齿型管无收缩加工关键技术及装备研究

分析空调器中的零部件换热器用T2M内齿形管胀管加工关键技术,使用机械胀管加工工艺对T2M管进行胀扩,使T2M铜管与铝箔翅片紧密接触,有效地进行热交换。普通胀管后T2M内径加大,相应的横截面积也增大,体积等同情况下,管的长度尺寸就会补偿横截的加大面积,铜管长度就会收缩。研究的装备对工件上端铜管用锁紧结构锁紧,下端U形座采用下拉式反锁机构固定,保证换热器铜管长度不收缩,并且可同时进行180~o旋转双向加工杯型口,整套换热器减少T2M铜管用量5%左右。     

翅片管换热器的结构优化

基于传热学基本原理以及翅片管换热器的基本理论,通过改变翅片管换热器的翅片管横纵间距、翅片间距、翅片厚度、高度等结构参数,对现有的换热器结构进行优化。采用正交试验数值模拟与工程试验相结合的方法,系统分析翅片管换热器自身结构以及排布方式对换热效果的影响。结果表明：数值模拟与工程试验结果相吻合,换热器出水口温度从以往的28.6℃升高到37.2℃,说明其单位时间内交换出更多热量,其换热效率得到了提高。     

化学机械抛光中的接触状态研究概述

化学机械抛光是获取高表面平整度的有效关键技术,获得了广泛的研究和应用,其表面材料的去除作用依赖于所处的真实接触状态。归纳了抛光垫/晶圆相互作用的形式,即相互滑过而没有直接接触、混合润滑和直接接触。分析了接触状态及其转变过程中的影响因素,包括抛光垫的变形、釉化和磨损,抛光液中磨粒的影响及表面活性剂对钝化层厚度的改变等。重点总结了化学机械抛光中接触状态问题的研究进展,包括光学显微镜测量计算接触面积比、薄膜传感器测量接触面积比、利用双发射激光诱导荧光技术测量抛光液厚度、抛光垫表面形貌演变对材料去除速率的建模等方法的特点及存在的问题。最后提出了纳米间隙测量技术测量化学机械抛光中接触率动态变化,从而得到真实接触状态和接触状态转变规律的新思路。     

双层微通道换热器弯曲过程模拟及翅片损伤行为

对微细通道平行流式换热器进行成形加工的工艺目前还不够成熟,尤其是在多层换热器的弯曲过程中,常会出现翅片压溃等现象。该文基于双层微通道换热器的弯曲过程进行模拟和实验,研究双层微通道平行流式换热器的无模弯曲过程;分析换热器翅片发生损伤的原因,并通过对不同状态下的翅片进行压缩实验进行验证;实验结果表明,夹具与换热器之间的摩擦力是造成翅片压溃的主要原因。     

软接触结晶器电磁连铸中初始凝固的基础研究

通过实验和数值模拟研究了软接触结晶器电磁连铸传热凝固特点,测定了金属Ｓｎ在连铸中的温度场,初始凝固点和坯壳厚度,得到了电磁场影响它们的基本规律。在数学模型中考虑了高频电磁场对金属的传热凝固的以下影响;（１）对结晶器的感应加热;（２）对金属的加热;（３）电磁力推斥液力金属,减少金属与结晶器壁接触的影响。     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其影响因素

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力进行有限元分析,讨论钎缝间隙,隔板厚度、翅片内距、翅片内高,翅片厚度、钎焊温度、翅片层数、材料匹配程度以及压力对残余应力的影响.计算结果表明,由于镍基钎料和不锈钢母材力学性能的不匹配,在钎焊接头中产生了较大的残余应力.钎角处应力集中且状态复杂,成为最薄弱环节.钎缝间隙、隔板厚度、翅片内距、翅片厚度、材料匹配程度以及压力是残余应力的主要影响因素,钎焊温度、翅片层数以及翅片内高对残余应力的影响不大.     

两段式无缝软接触电磁连铸结晶器的冷却效果分析

利用数值模拟研究了软接触电磁连铸中两段式无缝结晶器的传热及初生坯壳的厚度.结果表明;相同工艺条件下,两段式结晶器与传统结晶器相比,出口坯壳厚度减薄约0.4 mm.铸坯表面温度升高约2.5 K,初始凝固点下降约9 mm,有利于提高铸坯的表面质量.两段式结晶器上半段长度增加使凝固坯壳厚度略有降低,但将导致钢液对连接处的冲刷增大.在本研究条件下,考虑到安全生产的需要,结晶器上半段长度为120 mm是较佳的长度.两段式结晶器壁的传热计算表明,本研究条件下,结晶器的耐热强度满足安全生产的要求.     

翅片油箱换热性能的数值模拟

为提高液压外骨骼机器人油箱的换热性能,采用CFD数值模拟方法,对不同翅片结构的圆环形槽翅片油箱流动传热性能进行了三维数值模拟,得到了不同入口风速下翅片表面平均换热系数、进出口压降和综合评价系数JF因子随翅片结构变化的特性曲线。研究结果表明:翅片厚度在0.5~0.9 mm时,换热系数随翅片厚度的增加而减小,同时压降随厚度的增加而增大;翅片间距在2.1~2.9 mm时,换热系数随翅片间距的增大而增大,同时压降随间距的增大而减小;翅片高度在10.5~14.5 mm时,换热系数和压降都随翅片高度的增加而增大。研究结果表明:当翅片厚度为0.5 mm,翅片间距为2.9 mm,翅片高度为12.5 mm时,翅片单元整体综合换热性能最优,仿真结果为翅片油箱结构优化设计提供了参考。     

基于ANSYS的快速铸轧过程温度场数值模拟

建立了快速铸轧过程这类具有质量输运现象的金属凝固传热有限元数学模型,考虑了影响辊套与带坯传热的界面接触热导问题,采用大型通用有限元分析软件ANSYS对快速铸轧过程中的辊套与铸坯耦合温度场进行了仿真分析,并就不同工艺参数(铸轧区长度、接触界面换热系数、浇注温度、铸坏厚度以及铸轧速度等)对铸坯温度分布及其相变区间的影响进行了系列研究,为连续铸轧特别是快速铸轧工业实验参数设计提供了依据.     

带有氮气回收深冷处理设备的设计

对深冷处理技术及传统的深冷处理设备进行了简单总结,在此基础上提出了一种带有液氮回收的深冷处理设备。采用翅片管式换热器作为该深冷设备的中间换热设备,液氮通过换热器管侧进行热交换,翅片侧通过风机提供一定流速的气流进行强制对流换热,利用热交换后的气流控制设备的温度,热交换后的氮气流出换热器进行回收利用。根据使用要求对换热器进行了设计计算,确定了换热器的结构及尺寸大小。采用经验公式对该换热器的压降进行了计算,对比了该设备与传统深冷设备的效率和经济性。     

Optimization to the tube-fin contact status of the tube expansion process

The tube-fin contact status is an important factor influencing both thermal resistance and service life of the tube-fin heat exchanger. Tube expansion process brings forming defects of gaps at the tube-fin interfaces. And elimination of this forming defect is proved to be difficult. This paper presents a novel method in improving the tube-fin contact status of heat exchanger. From simulation results, distribution of the contact pressure along the tube-fin interface can be obtained. Then, an optimization process integrated with FE simulation is established for the sectional profile of the fin collar. The fin collar is represented with spline curves. Results show that after the optimization, the gap at the tube-fin interfaces is basically eliminated and the tube-fin contact status is significantly improved. Furthermore, flanging process for the optimized sectional shape of the fin collar is discussed.     

密集纵向翅片排布形式对套管换热单元性能的影响

为提高热管换热器的性能和紧凑度，设计并采用金属增材制造获得了直翅片型(DPHE-1)和周期排列翅片型(DPHE-2)两类密集纵向翅片套管换热单元。通过剖切及几何检测，总结了制造偏差分布特点，显示其内部结构完整。通过光学检测，显示出倾斜翅片两侧的粗糙度分布不均。采用稳态传热实验方法对4种密集纵向翅片套管换热单元进行了传热特性研究。结果显示，由于换热面积的增大和流动掺混作用的增强，在雷诺数Re=2000～15000工况范围内，纵向周期排列翅片(DPHE-2)的平均传热努塞尔数是纵向直翅片(DPHE-1)的1.3～1.4倍，DPHE-2平均阻力系数是DPHE-1的12.6～28.6倍。对比综合传热性能，直翅片型中的长翅片结构，即长翅片（DPHE-1-B）具有相对最优的强化传热性能。     

换热器铜管高效集成加工技术装备研究

介绍管翅式换热器的加工专用技术装备,通过此装备将铝箔与铜管进行胀管、扩口、翻边加工,形成空调器的四大部分之一的两器即蒸发器和冷凝器。取代传统的液压动力,整机由伺服电机系统驱动,采用伺服数码控制技术,将铜管的胀管、扩口与翻边等加工工序集成于一体,提高了生产效率,保证了产品质量,节约铜管用量。并对铜管胀管、扩口、翻边加工进行分析。     

钽管热交换器在超高强钢酸洗中的应用

针对基于Nb Ti微合金化超高强钢热轧原板添加Nb、Ti、Si、Mn、Cr等合金元素,酸洗时与盐酸反应产生难溶物,容易堵塞循环系统,影响酸洗效率的问题,通过对流传热阻垢试验研究了石墨管与钽管的传热与结垢性能。根据试验结果以及热交换器工艺参数,设计了钽管换热器的换热面积,替换了原有的石墨换热器。结果表明,钽合金换热器流动特性和传热性能有所提高,阻垢性能优越,能延长结垢周期,提高酸洗机组的生产效率。     

小方坯连铸机高速结晶器的研究与设计

本文建立了铸坯凝固传热数学模型,模拟计算了铸坯温度场、坯壳厚度、热流场、坯壳热收缩应力场、坯壳与铜壁间气隙厚度,计算坯壳厚度与实测坯壳厚度基本吻合;计算结果为连铸机生产、连铸机设计提供依据.并设计了高速结晶器,平均拉速达3.5m/min.     

Research on Transient Liquid Phase Diffusion Bonding of Steel Sandwich Panels Under Small Plastic Deformation

Plastic deformation was newly introduced in transient liquid phase (TLP) diffusion bonding of steel sandwich panels. The effect of plastic deformation on bonding strength was investigated through lab experiments. It was assumed that three factors, including newly generated metal surface area, deformation heat, and lattice distortion, contribute to the acceleration of interface atoms diffusion and increase of diffusion coefficients. A numerical model of isothermal solidification time was developed for TLP bonding process under plastic deformation and applied to carbon steel sandwich panels bonding with copper interlayer. A reasonable isothermal solidification time was obtained when an effective diffusion coefficient was used. Based on lab experiments, the effects of plastic deformation on interlayer film thickness and isothermal solidification time were studied through theoretical calculation with the new model. The evolution of interlayer film thickness indicates a good agreement between the calculation and experimental measurement. The results show that the isothermal solidification time is obviously reduced due to the effect of plastic deformation. Furthermore, a new steel sandwich cooling panel for heat exchanger was fabricated by TLP diffusion bonding under 13.1% plastic deformation. The test results suggest that a steel sandwich panel of inequidistant fin structure can provide enhanced heat transfer efficiency.     

管翅式换热器多层弯曲成形工艺仿真分析

随着管翅式换热器在制冷行业的广泛应用,换热器多层弯曲成形工艺成为影响换热性能的关键环节。与传统的单层弯曲工艺相比,多层弯曲成形工艺中翅片与弯曲模接触应力增大,易造成翅片的局部压溃,降低换热性能。该文以空调换热器普遍使用的波纹翅片为研究对象,建立了管翅式换热器多层弯曲成形过程的有限元模型,研究弯曲成形过程中弯曲模对换热器的正压力变化及应力应变分布规律,分析翅片产生压溃的原因及关键区域。并结合相关试验验证,确立多层弯曲成形工艺参数与成形性能之间的关系。     

模拟轧制过程的镁合金带材动态接触传热机理

改进接触传热测量装置，利用有限元模拟镁合金轧制过程辊缝界面的瞬态换热特性，以准确分析温度、压力和粗糙度对接触传热系数的耦合影响。结果表明，接触传热存在2个明显的临界阈值。当温度在150℃以下且界面压力低于22.1 MPa时，存在良好的线性规律。当超过第一阈值后，接触传热明显增强，呈现显著的非线性特征。另外，当界面压力超过50 MPa（第二阈值）且温度超过300℃时，接触传热很快趋于稳定。显然，此时的第二阈值与镁合金带材表面摩擦峰的弹塑性变形直接相关，通过增加微接触面积和摩擦峰的交互扩散，从而形成高压接触传热。基于这一现象的规律特征，有助于精确控制辊缝的接触界面温度，便于设计合适的轧制参数或优化轧制工艺。     

定向凝固多孔Cu热沉传热性能的实验研究

利用定向凝固多孔Cu制备了气孔呈定向规则排布的多孔Cu热沉,对沿孔长方向长度20 mm热沉的传热性能进行了实验研究.实验结果表明,定向凝固多孔Cu热沉具有优异的传热性能,当气孔率为29%,平均孔径为400μm时,热沉的换热系数可以达到5 W/(cm~2·K),沿孔长垂直方向将定向凝固多孔Cu切割成沿孔长方向排列的2段后,其换热系数可以提高到6.5 W/(cm~2·K).这说明当定向凝固多孔Cu沿孔长方向的长度较大时,通孔率降低限制了热沉的传热性能.