氯化铵水溶液定向凝固实验的传热分析

选用类合金NH4Cl-H2O二元溶液进行垂直定向凝固实验研究,再现过共晶合金结晶过程,测量记录凝固过程中的温度场和固、液相界面位置;重点分析了两相区的传热特性,包括局部热流和释放潜热,并尝试用实验数据与数值计算相结合的方法确定两相区局部固相分数与温度的关系曲线。研究表明:在结晶过程中,各点温度呈线性下降,局部热流在进入两相状态后达到峰值;各相区内温度梯度恒定,但相界面附近温度梯度变化显著。两相区凝固过程中,先期潜热释放总量大,总凝固分数大,两相区厚度迅速增长;随后总凝固分数随相界面迅速上移而急剧下降,经历准稳态过程后再缓慢上升。溶液沿凝固方向分层,NH4Cl质量分数逐渐增大,相应结晶温度逐渐升高。