钢材表面状态对喷雾冷却特性的影响

本文研究了钢材表面状态（即表面铁皮层厚度和表面粗糙度）对喷雾冷却和空气喷射冷却特性的影响。试样为20mm厚的SUS304不锈钢。试样表面的铁皮层采用Al2O3粉末热喷涂制成。A1203层的厚度范围是50um-210um。本文还研究了无铁皮层的试样，在这种情况下，试样表面用喷丸打磨，使表面粗糙度达到20umRa。研究结果表明，在喷雾冷却和空气喷射冷却过程中，钢材表面的铁皮层具有热阻作用。喷雾冷却的冷却效果取决于表面温度、膜状沸腾的冷却速度、表面淬火温度。表面粗糙度提高了膜状沸腾的冷砷速度，进而提高了淬火温度。在空气喷射冷却过程中，热通量随表面粗糙度的增大而增大。但这种趋势只能在较大的流速时才能看到。表面粗糙度对喷雾冷却过程中的热通量具有重大影响。尽管平均热通量并不大。本研究得出，水滴冲击过程中的热通量比空气喷射冷却过程中的热通量大得多，这就解释了表面粗糙度对两种冷却方式的冷却特性具有不同的影响。