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。     

锯齿形微通道散热器性能的实验研究

微通道散热器具有优良的换热性能,在日益高度集成化的电子器件中有着广泛的应用。设计并加工了一种锯齿形通道和蛇形通道组成的锯齿形微通道散热器。蛇形微通道部分于流体的均匀流动,锯齿形微通道部分主要用于热交换。以去离子水作为冷却工质,在恒定温度75℃加热锯齿形微通道散热器的底面,实验研究了迎流角分别为30°和45°的两种锯齿形微通道散热器。实验结果表明,在流速为10 g/min～45 g/min时,30°及45°迎流角的锯齿形微通道散热器最大的平均传热系数分别为1 170.87 W/(m~2·K)和768.98 W/(m~2·K),最小热阻分别为0.001 5 m~2·K/W和0.002 2 m~2·K/W。同时,30°迎流角的锯齿形微通道散热器的压降小于45°迎流角下的锯齿形微通道散热器,但45°迎流角下的锯齿形微通道散热器具有更好地温度均匀性。因此,30°迎流角下的锯齿形微通道散热器具有更优良的传热性能。     

连铸二冷气雾冷却传热过程的试验研究

设计并搭建了连铸二冷气雾射流热态传热试验装置,进行了连铸二冷区钢板试样冷却过程的模拟。通过在试样内部布置热电偶测量试样实时温度值,利用一维非稳态导热反问题计算法反算了表面温度、表面传热系数和表面热流密度。结果表明,试样气雾冷却过程中其表面热流密度随喷射过程呈现波动起伏,在射流冲击区宽度方向上呈现中心大,边部小的趋势,平均对流传热系数为2 454.6W/(m2·K)。     

低碳钢薄带双辊连铸凝固过程的数值模拟

结晶辊的温度场分布对薄带连铸凝固过程有重要影响。采用商业软件ProCAST模拟了低碳钢薄带双辊连铸凝固过程,并在此基础上考虑了结晶辊转动、水冷强度及结晶辊涂层种类对薄带连铸凝固过程的影响。结果表明:当水冷对流换热系数为250 000 W/(m~2·K)时,铸辊转动10 s后,其温度场基本达到了稳定状态,薄带凝固厚度从热循环开始时的1. 004mm减小至稳定状态的0. 976 mm;当水冷对流换热系数从5 485 W/(m~2·K)→40 040 W/(m~2·K)→250 000 W/(m~2·K)逐渐增加时,铸辊外表面最高温度从686. 4℃→586. 7℃→556. 4℃逐渐降低,薄带连铸整体温度场的温度不断降低;导热系数相近的涂层对薄带连铸凝固过程的影响不大。     

基于ProCAST和正交试验法优化压铸模具寿命

基于ProCAST软件建立了安装接头的铝合金压铸模的二维模型,分析了热平衡状态下的等效塑性应变和热疲劳行为。设计了以疲劳寿命为试验目标的3因素3水平的压铸工艺参数的正交试验。结果表明,影响压铸模寿命因素的主次顺序依次为:模具预热温度、浇注温度、脱模剂传热系数。最优压铸模寿命的压铸工艺参数组合:浇注温度为600℃,模具预热温度为250℃,脱模剂传热系数为400 W/(m~2·K)。     

GKMS60铜合金低压铸造过程界面传热反算求解及应用

基于热传导反算法,自主开发了传热系数反算程序。该反算法需要根据测温数据来确定材质间的界面传热系数。设计了单向重力铸造试验,基于试验中靠近界面处位置测得的温度,求解得到了GKMS60铜合金和模具铜之间的传热系数。结果表明,界面传热系数变化主要发生在液-固相区间,其变化范围在1 000～2 700 W/(m~2·K)之间。将反算得到的界面传热系数运用到低压铸造模拟当中,提高了模拟结果的准确性。     

轧后钢管冷却过程中厚度方向温度变化规律

采用有限单元法对钢管外壁射流冷却方式下厚度方向温度变化的规律进行了研究。研究结果表明:采用优化控制冷却策略和冷却强度能够实现壁厚20 mm以下钢管的全面冷却,满足钢管工艺需要;壁厚小于20mm的钢管,当传热系数为2 000 W/(m~2·℃)时,采用连续冷却方式内、外表面与厚度中心最大温差小于250℃;当传热系数为3 000 W/(m~2·℃)时,与连续冷却方式相比,采用水冷和空冷循环进行的间隔型冷却方式使钢管内、外表面与厚度中心最大温差进一步减小。     

A356合金重力铸造凝固过程的空间界面传热行为与表面特征（英文）

铸件/铸型界面传热系数是影响凝固过程温度场分布的重要因素。基于改进的非线性估算法,结合A356合金重力铸造凝固过程底部与侧部界面的温度测量,利用有限元法逆向求解界面传热系数的变化。结果表明:当铸件底部形成凝壳后,该界面的传热系数达到稳定;而侧部界面的传热系数稳定阶段发生在铸件体收缩完成时;底部界面传热系数的稳定值为750 W/(m~2?℃),约为侧部界面的3倍。此外,铸件底部与侧部界面的表面形貌分析表明,凝固过程表面特征的演变导致空间界面传热系数的差异。     

水冷模铸下430铁素体不锈钢温度场和流场的数值模拟

用实验与模拟计算相结合的方法研究了水冷条件下430铁素体不锈钢的温度场分布、流场分布及凝固组织。水冷条件下,铸件的凝固组织几乎都是等轴晶,当顶部的传热系数h=100 W/(m2·K),四周和底部的传热系数h=2000 W/(m2·K)时,模拟计算的凝固组织与实验得到的组织基本一致。采用CAFE模块对水冷条件下铁素体不锈钢凝固过程的温度场和流场进行分析,得到铸件底部凝固前沿和液相线前沿温度梯度最大分别为6.75 K/mm和7.15 K/mm,从侧壁到中心,液相线前沿和凝固前沿的温度梯度逐渐降低;铸件底部到顶部固液两相区的宽度逐渐增加然后减小,固液两相区内流体流动速率逐渐降低,在底部达到最大值4.23 mm/s;液相线前沿流体流动速率呈逐渐增大的趋势,平均值为2.40 mm/s。     

高强度硼钢空冷热交换系数实验与模拟研究

通过测量硼钢B1500HS空冷过程中板料中心点的温度变化,结合有限元分析及反传热模型获得了板料空冷换热系数与温度的关系。结果表明:板料温度从930~700℃下降相对较快,平均热交换系数高于200W/(m2℃);温度在700~400℃,其温度下降趋于平缓,平均热交换系数为114 W/(m2℃);温度在400~200℃时,其温度下降缓慢,平均热交换系数为83W/(m2℃),而温度低于200℃,热交换系数小于70W/(m2℃)。     

Zr-4合金与H13模具钢的界面换热行为研究

测定了界面有、无玻璃润滑剂条件下Zr-4合金和H13模具钢的界面接触温度随接触时间的变化曲线,在此基础上分析了界面换热特征,获得了界面换热系数随初始界面温度变化的函数式。结果表明,玻璃润滑剂可有效减缓Zr-4合金与H13钢的界面传热,当Zr-4合金和H13钢的初始界面温度分别为700和470℃时,有玻璃润滑剂时Zr合金表面温度达到稳定的时间约为16.3 s,该时间段内相应的界面换热系数随实验时间的延长由226 W/(m~2·℃)增大到2166W/(m~2·℃),无润滑剂时Zr合金表面温度达到稳定的时间约为7.7 s,该时间段内界面换热系数由250W/(m~2·℃)增大到2700 W/(m~2·℃)。采用本研究确定的换热系数随温度变化的关系式进行热交换模拟可以获得较高的模拟精度,模拟与实验结果的最大误差约为4.5%。     

铝电解槽电解质与内衬换热系数的数值计算

铝电解槽内电解质与内衬界面传热系数直接决定电解槽热平衡。基于多相流理论及壁函数方法,建立了铝电解槽电解质与内衬界面的换热系数计算数学模型,在商业数值计算软件上实现对传热推动力、传热系数分布的计算。研究结果表明:阳极气泡的作用处于主导地位,但电磁力的作用也不能被忽略,在进行换热系数计算时,需同时考虑二者的共同影响;在电解槽的大面及小面槽帮处,换热系数的分布主要受电解质流动的影响,而对于阳极底部则由于气泡层的阻碍使得此区域的传热系数较小;阳极开槽会增大电解质与阳极的换热系数,但会一定程度上减小电解质与槽帮的换热系数。     

1.35 kA TiB2/C阴极泄流式铝电解槽电解实验

介绍了1.35 kA新型泄流式电解槽的制作、筑炉、焙烧、启动以及电解实验过程;电解槽阴极表面倾角为10°,阴极采用TiB2/C;电解槽采用干式砌筑方法,焦粒焙烧,干法启动;启动后进入正常生产,平均电流强度为1.35 kA;对电解槽进行类似实际操作的加料、出铝和阳极升降过程,连续运行100 h.结果表明:泄流式电解槽运行稳定,槽电压噪声为9 mV左右;电解过程所表现出的现象与实际电解槽完全类似;根据金属铝产出量和在产铝量计算,电解效率不低于86%,接近工业电解槽;TiB2涂层牢固无损,对阴极起到了较好的保护作用;TiB2涂层的损失速度为1.0 g/(h·m2);证实了预先的理论分析,证明电解槽的此种结构是合理和可行的.     

基于BP_GA算法的铸造有效应力预测与优化

为控制铸件凝固过程中的有效应力大小,避免热裂发生,利用有限元分析软件ProCAST对ZL205A铝合金牵引结构件低压铸造过程进行温度场模拟与有效应力预测,选择浇注温度、模具预热温度、传热系数和模具壁厚等影响铸造应力的因素作为设计参数。结合有效应力预测结果,构建4-7-1-1型神经网络和遗传算法以优化铸造工艺。结果表明,神经网络预测平均相对误差为1.45%,预测精度较高。通过遗传寻优方法,发现了最佳工艺参数组合:浇注温度为688℃,模具预热温度为291℃,模具壁厚为150mm,传热系数为1 284W/(m^2·K),并进行试验验证,获得品质较好的铸件。     

铝电解槽电流强化与高效节能综合技术的开发及应用

提出了五低三窄一高新工艺技术,并开发了与新工艺技术相配套的智能多环协同优化与控制技术。应用该新技术对郑州龙祥铝业有限公司原设计容量为154kA的铝电解系列134台电解槽进行技术升级,在无需改变现有铝电解槽结构的条件下,成功地将其升级为一个高效节能型180kA级铝电解系列,为期9个月的工业应用表明,平均槽电压降低到3.83V~3.88V,阳极效应系数降低到0.02次/(槽.日),平均电流效率提升到93.5%,吨铝节电1183kWh。     

铝合金砂型低压铸造界面传热系数的测定

以典型板形试样的砂型低压铸造为基础,采用热传导反算法对ZL114A铝合金/树脂砂的界面传热系数进行了反求,并对界面传热系数随温度的变化关系进行了分析。结果表明,界面传热系数在液相线温度以上时基本保持恒定,约为335W獉m~(-2)獉K~(-1);当温度下降到530～573℃之间时,界面传热系数迅速下降;当温度下降到530℃之后,界面传热系数缓慢下降,最后逐渐稳定在60W獉m~(-2)獉K~(-1)左右。通过对反求得到的界面传热系数进行非线性拟合,得出了该工艺条件下界面传热系数随界面温度变化的经验公式。最后将反求得到的界面传热系数应用到ProCAST软件中对铸件的温度场进行仿真计算,计算结果表明,模拟温度与实测温度具有较好的一致性,最大温度偏差约为12℃。     

电积法从银电解废液中回收银的研究

研究了电沉积法从银电解废液中提取高纯银的工艺。考察了电解槽槽电压、银电解废液pH、酸度调节试剂对电沉积银的影响。结果表明,用20%氨水将银电解废液pH调到3,电解槽槽电压为1.8 V,电流密度为60 A/m~2,温度35℃,电沉积25 h后,银回收率大于99%,银粉达到国标(GB/T4135-2002)IC-Ag99.99%的纯度要求。     

热处理高压烧结AlN陶瓷的显微组织和热导率

在流动N2保护下,对高压烧结制备的AlN(Y2O3)陶瓷进行了热处理,研究了热处理对AlN陶瓷显微组织及导热性能的影响.结果表明:在970℃热处理2 h后的AlN陶瓷材料与未热处理的试样相比,晶粒尺寸显著增大,晶粒形状越发规整,析出相均位于晶界处或者三角晶界区域,热导率从77.3 W/(m·K)提高到了156.7 W/(m·K).但是,将热处理时间延长到4 h,AlN陶瓷的气孔增大,出现了反致密化现象,热导率也降低到92.6 W/(m·K).     

铝电解槽低散热理想状态的研究

将铝电解槽整个散热体系划分为阳极区散热(上部散热)和阴极区散热(下部散热),其中阳极区包括烟气、上部结构、槽罩板和槽沿板;阴极区包括阴极区侧部和槽底,而阴极区侧部还可细分为侧部熔体区、侧部阴极区和侧部耐火保温区。本文以200 kA电解槽为例,通过现场实际测量结果和分析计算,给出了低电压运行条件下铝电解槽较小且比较合理的散热分布状况,同时分析了电解温度、两水平、氧化铝单耗、阳极毛耗和阳极净耗等工艺条件对能量平衡的影响。     

制备工艺对Cu-11Ni-2W合金组织和导热性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼和高频感应熔炼喷铸成型两种工艺制备Cu-11Ni-2W合金,研究了制备工艺对合金组织和导热性能的影响。结果表明:电弧熔炼工艺制备的合金试样组织晶粒粗大,相组成为α固溶体和少量W相;高频感应熔炼喷铸工艺制备的合金试样组织晶粒细小,相组成为单相α固溶体;本文实验条件下,电弧熔炼制备试样的导热率为67.2W/(m.K),熔点为1157.27℃,感应熔炼喷铸工艺制备试样的导热率为47.8W/(m.K)。