喷雾冷却装置技术性能的试验研究

利用自己设计的喷雾冷却装置和测试系统,在不同加工条件下,通过实验,确定喷雾冷却装置的技术性能,为喷雾冷却装置的优化设计和推广应用提供依据。     

低温表面大流量无沸腾喷雾冷却试验研究

对低表面温度大流量无沸腾喷雾冷却技术进行了实验研究.实验以水作为冷却工质,在常温常压下进行,流量范围在0.65～1.1L/min间.发现在相同喷雾高度下,喷雾压力越大,喷雾传热性能越好;在一定喷雾高度范围内,喷雾在待冷却表面形成的圆正好与待冷表面相切时,传热性能最优.此时,喷雾压力0.46MPa条件下,表面温度仅31℃时,最大热流密度达到34W/cm2.     

切削加工中喷雾冷却技术的试验研究

根据喷雾冷却原理,设计了用于金属切削加工的喷雾冷却装置,确定了刀具几何角度,选择水做为冷却液.实验表明,与干切削相比,喷雾冷却时切削区温度可降低200℃;切削液用量为(0.3～0.5)L/h,且当切削条件调整到理想状态时,工件表面不会有冷却液残留;能够适用于普通的硬质合金刀具.     

超疏水光栅微结构表面减阻试验研究

为了研究超疏水固体表面的微结构对减阻特性的影响，首先利用飞秒激光加工技术在光滑K9玻璃基面上加工出微脊光栅结构，然后将光滑K9玻璃与光栅结构K9玻璃置于干燥箱内进行硅烷化处理，以降低表面自由能，最后用AR-G2流变仪测量两表面的流变特性，试验用流体为体积分数40%的甘油溶液和水。试验结果表明：两表面均存在明显滑移，即都具有减阻特性，且光栅结构的超疏水表面比光滑结构的疏水表面的减阻效果明显；减阻效果随着流体粘度的增大而增强。     

喷雾冷却新工艺

目前高、中频火焰表面淬火的冷却介质大都采用自来水。对于合金钢之类,为了防止产生裂纹,有的厂矿采用不同浓度的乳化液或聚乙烯醇作为冷却剂。虽能取得一定效果,但成本高、使用范围窄,并且根据不同材料来采用不同浓度的配比,对现场生产有局限性,困难也很大。喷雾或喷气冷却淬火新工艺比较简便、经济且能调节冷却速度大小,同时能确保淬火质量,防止产生表面裂纹,可达到以工艺稳定质量的目的。两年来,我厂一直把这一新工艺应用于生产中。     

雾化喷嘴结构对喷雾冷却性能影响的研究

为研究扇形雾化喷嘴结构对喷雾冷却性能的影响,建立了喷雾冷却的数学模型和物理模型,利用FLUENT流体分析软件分析得到了雾化场的液滴分布、速度分布以及液滴直径分布,以冷却速度和冷却均匀度作为参考指标,对比了不同结构参数的扇形喷嘴的喷雾冷却效果,得到了扇形雾化喷嘴的进气孔个数和进水孔直径对冷却效果的影响。结果表明在水流量与气压恒定的情况下,进气孔个数越多,冷却速度越快,冷却均匀度越好;在水流量与气压恒定的情况下,进水孔孔径越大,冷却速度越慢,冷却均匀度越好;钢板的温度变化呈非线性分布,随着喷雾冷却的进行,非线性逐渐减小。     

低温喷雾射流冷却高速铣削钛合金加工性能研究

钛合金是一种难加工材料,主要是因切削区温升过高,刀具磨损严重,影响加工表面质量。为了降低切削区温度,提高钛合金的高速切削加工性,采用低温喷雾射流冷却技术,对TC4进行高速铣削加工性能试验。结果表明:相对于低温冷风和MQL,低温喷雾射流冷却具有更强的导热冷却作用,能有效地降低切削温度、减少刀具磨损、改善加工表面粗糙度及切削加工性。用水作为喷雾冷却介质,无毒害作用,是一种绿色制造技术,具有良好的发展前景。     

实心圆锥喷嘴喷雾单相区冷却性能模拟研究

喷雾冷却可获得高效散热效果,本文以深入分析喷雾冷却性能影响因素为目标,对不同实心喷嘴在多种运行工况下的喷雾过程进行了模拟,并分析了喷雾冷却单相区的换热性能.CFD模拟与部分文献试验结果比较验证分析,表明模拟结果可作为深入分析压力旋流喷嘴喷射过程,以及优化其设计和运行的参考.     

辐射槽面喷雾冷却传热特性试验

针对表面结构强化喷雾传热机理不明确的现状,在辐射槽道结构表面上,以蒸馏水为工质,研究了喷雾流量、槽道深度对传热特性的影响;通过测定液体离开待冷却表面温度、喷雾液体相变量,结合试验照片,探讨喷雾冷却传热机理。研究发现,热流密度随喷雾流量和表面温度的增大而增加;辐射槽面相比光滑表面具有更好的传热性能,槽道深度越大,效果越好,特别是在喷雾冷却的沸腾区。试验现象和曲线证明快速运动的薄液膜是决定喷雾冷却非沸腾区传热的关键;但在沸腾区,汽泡破裂与液滴对接触壁面的冲击更为重要。当槽道深度超过液膜厚度时,再增加槽道深度对提升非沸腾区传热不利,但深槽面能提供更多的汽化核心,有利于沸腾区传热强化。槽结构影响研究、相变量测定以及传热机理探讨丰富了喷雾冷却理论,为进一步完善模型奠定了基础。     

表面结构对喷雾冷却临界热流密度的影响

在闭式循环喷雾冷却系统上,以蒸馏水为工质,研究了表面结构、喷雾流量对喷雾冷却临界热流密度的影响。结果表明,相较于光滑表面,微槽表面可提升临界热流密度;因具有适当的槽深(0.3mm)和较窄的槽宽(0.2mm),No.2槽面的临界热流密度最大,在流量为18.0m L/min时,临界热流密度为175.7W/cm2,比光滑表面提升了59.1%,对应的液体蒸发率达91.4%;增加喷雾流量能大幅提升临界热流密度,特别是对槽面而言更是如此;流量从13.0m L/min增至23.0m L/min时,No.6槽面的临界热流密度由130.7W/cm2增至212.4W/cm2,相对增加了62.5%,同样情况下,光滑表面临界热流密度仅增加了43.6%。表面开槽可有效阻止液滴滚离待冷面,延长液滴停留时间,这是微槽面临界热流密度更大的根本原因。     

单相阶段板式多喷嘴阵列喷雾冷却的试验研究

喷雾冷却由于在较小的工质流量下可以实现很高的散热能力,在高热流密度散热、电子元器件热控等领域具有广阔的应用前景。针对较大面积的发热表面的温度控制和热量散出,本文建立闭式喷雾冷却循环系统,并选取板式多喷嘴阵列,对其在单相阶段瞬态和稳态时的换热特性进行研究。系统选取水为工质,冷却30mm×30mm的发热表面。试验中测试了板式多喷嘴阵列的雾化性能,并得出了在单相阶段时瞬态的温度变化曲线和不同体积流量下的喷雾冷却曲线。试验结果表明,板式多喷嘴阵列的雾化特性较为均匀,且喷雾冷却在单相阶段能达到较高换热性能,而流量对换热影响明显,在更大的流量下换热性能更显著。     

喷雾润滑冷却装置

我厂冲制的重型套筒规格多、尺寸大。在冲制时,用人工向冲头(材质为W13Cr4V)加二硫化钼润滑冷却,不但成本高,而且二硫化铝遇高温时挥发出大量的烟气,还影响了工人的健康,劳动和卫生条件都很差,并且冲头的寿命也不长。1986年下半年起,我们根据柴油燃烧喷嘴雾化的原理,用旧的水压试验桶改制成雾化器,以压缩空气为动力,将润滑冷却剂(肥皂水)经喷嘴雾化冷却冲头,效果较好。又学习了兄弟单位的经验,将润滑剂改为     

刀具的喷雾冷却

我厂机动科轧辊工段在C8450轧辊车床上加工轧辊时,对刀具采用了强化喷雾冷却,效果较好。刀具散热好,提高了刀具的耐用度,相应可以提高切削速度和表面加工质量。以粗车轧辊为例,当n=28转/分,t=30毫米,s=0.8毫米/转时,不用喷雾冷却时,加工中刀尖有时崩火星,切屑呈红黄色,加工十分钟后刀杆烫手。     

基于复合喷雾冷却的高速车削GH4169表面粗糙度的研究

在复合喷雾冷却条件下采用正交实验方法,使用硬质合金刀具高速车削GH4169高温合金,研究了复合喷雾参数对表面粗糙度的影响。结果表明:影响表面粗糙度大小的主次因素为:低温气体温度油量水量;表面粗糙度随着油量的增大而逐渐减小,随着水量的增大先减小后增大,随着低温气体温度的降低先增大后减小。     

复合喷雾冷却法在汽轮机转子车削加工中试验研究

为提高汽轮机转子加工质量,提出了一种应用在转子车削加工过程中的复合喷雾冷却方法。分析了汽轮机转子加工材料特性及复合喷雾冷却工作机理,搭建了系统试验平台。针对汽轮机转子材料为难加工的镍基高温合金,进行了车削试验的研究,试验结果表明:在车削过程中,应用复合喷雾法是最佳冷却润滑方式。在此基础上,对切削工艺进行优化试验,确定切削转子的最优加工参数。该研究过程有效地提高了汽轮机转子的加工质量,为一类难加工材料高质量加工方法的研究提供了参考和依据,对进一步的改善工艺性能、提高加工效率具有积极的实际意义。     

喷雾冷却冷板的设计与研究

随着电子元器件和雷达等设备功率密度的不断提高,传统的散热方式越来越难以满足要求,而喷雾冷却因其更强的散热能力在高热流密度散热领域受到广泛关注。文中基于喷雾冷却技术设计了一种集成微型旋流雾化喷嘴的喷雾冷却冷板,并通过一套自行设计的喷雾冷却热性能实验系统研究了冷板的换热性能及其影响因素。该喷雾冷却冷板可实现超过100 W/cm²高热流密度的散热能力,为未来雷达电子设备的冷却设计提供了新的思路,有着较好的应用前景。     

轴套内表面微结构掩膜电解加工模拟及试验研究

掩膜电解加工是金属基底表面织构化的有效手段,为了实现在轴套内表面阵列微结构的加工,进行了活动掩膜电解加工方法的仿真与试验研究。建立了活动掩膜电解加工有限元计算模型,通过数值计算分析了图形分布均匀性及掩膜厚度影响电流密度分布的规律和机理。结果表明:采用掩膜和阴极一体化的这种特殊电极结构形式,加工非均匀占空比图形时更有利于得到一致的加工深度;通过控制掩膜厚度与图形特征尺寸的关系,可以控制所加工的微结构底部形状。以仿真计算结论为依据进行了掩膜电解试验优化,并采用优化的工艺参数在轴套的内表面加工出了直径为100μm的微坑阵列。     

表面微结构对材料性能影响的研究现状与展望

生物体表微结构具有提高减摩减阻性能、改变表面浸润性及形成结构色等功能,对生物体表面微结构的研究为微结构材料的发展提供了导向和依据。常用的微结构制造方法有激光加工、刻蚀、压塑成型法及超声振动辅助加工等,通过在材料表面制备微结构进而改善材料的减摩减阻性、表面浸润性、密封性及承载能力等。超声振动辅助加工技术通过产生高频振动冲击在材料表面制备出具有一定参数的微结构,振幅、频率、相位角等超声参数以及进给速度、主轴转速及切削深度等加工参数决定了微结构形貌,超声振动辅助加工技术具有可与各种传统加工技术复合、成本低廉、简单高效及不污染环境等优势。     

无填料冷却塔冷却性能的试验研究

建立了无填料冷却塔试验平台,研究了不同进风位置、气水比、室外空气干球温度、循环水进水温度下无填料冷却塔冷却性能的变化规律。结果表明:上喷式无填料冷却塔上进风时冷却效率优于下进风,下喷式无填料冷却塔下进风时冷却效率优于上进风;气水比升高冷却效率升高,但气水比达到1.8后,继续提高气水比冷却效率增速降低;室外空气干球温度升高,冷却效率降低;进水温度升高冷却塔冷却效率均得到提高,但上喷式冷却塔冷却效率的提高明显大于下喷式冷却塔。