运用热相似理论确定对流换热系数α

介绍了热相似理论指导下建立准数方程 ,运用准数方程做典型换热的运算式。

铝车轮铸造模具水冷界面换热系数反算求解

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具温度数据。通过ProCAST及ANSYS分析冷却水流动状态,以实测温度数据为基础进行软件反求解,基于Beck非线性估算法,建立界面换热数值模型。通过对比分析两种界面换热系数求解方式,并正向求解以验证两种求解方式的准确性,以期为铝车轮低压铸造模拟验证提供数据支撑,有望获取冷却水与模具的真实换热系数,并揭示其传热行为和换热机理。

基于改进集中热容法的TC17钛合金淬火表面换热系数测算

表面换热系数是TC17钛合金淬火数值分析研究的重要边界条件,其准确性影响工件淬火温度与应力场的分布精度。基于深埋热电偶动态实测的温降曲线,采用改进后的集中热容法,计算求解TC17钛合金淬火表面换热系数,并通过数值模拟验证了结果的可靠性。结果表明,TC17钛合金水浴淬火过程中会经历3个主要阶段:蒸汽膜阶段、核沸腾阶段及对流冷却阶段。表面换热系数在蒸汽膜阶段、核沸腾阶段会快速增大,随后在对流冷却阶段会逐渐减小,在第50 s达到峰值1299 W/(m^(2)·℃),此时淬火面温度为355℃。将换热系数代入数值模型中进行温度场计算验证,计算结果与实测温降曲线吻合较好,平均相对误差仅为1.4%。

小型压水堆功率控制系统堆芯换热系数不确定性量化研究

为研究堆芯换热系数不确定性对堆芯功率控制系统的影响,以小型压水堆为例,构建堆芯状态空间模型,结合PID控制器,建立堆芯功率控制系统,利用拉丁超立方方法进行参数抽样,开展不同功率水平下堆芯反应性阶跃扰动和堆芯冷却剂进口温度阶跃扰动的仿真,最后采用区间估计Bootstrap方法进行不确定性量化分析。结果表明:40%FP下堆芯换热系数的不确定性对堆芯功率控制系统的影响比100%FP下的更显著,在PID控制器的作用下,堆芯相对功率和冷却剂平均温度的不确定度均在0.1176%以内,堆芯换热系数不确定性对堆芯功率控制系统的影响是可接受的。

板式气冷器中超临界CO_(2)侧表面换热系数研究

为了探究板式气冷器中主导超临界CO_(2)侧表面换热系数h最值出现的因素及最值点的中移对平均换热系数大小的影响,采用基于MATLAB的换热器分布参数分析方法,研究了超临界CO_(2)侧表面换热系数h沿气冷器板片上的分布规律,并针对h最值出现的主导因素、改变板片尺寸和流量使最值点移动对平均换热系数的影响进行研究。结果表明,伪临界温度对板式气冷器中h最值的出现更具有决定性;一定压力下的C_(p)最大值会随着压力的增加不断增大,但伪临界温度逐渐降低;减小板片尺寸或者增大质量流量,可以使得平均换热系数增加,对应的换热量也会增大,而且由质量流量增加所带来的换热量增加幅度在3种工况下分别为12.72%,12.79%,11.75%,同时压降也会增加;当h最大值保持在6170 W/(m^(2)·K)或5120 W/(m^(2)·K)附近时,最值点中移不会使平均换热系数增加明显,而且对应的换热量也会减小。

R1234yf在光管内流动冷凝换热特性及换热系数关联式研究

以内径为3.5 mm和5 mm的光管为研究对象,实验研究冷凝温度、质量流量、管径对节能环保型汽车空调制冷剂R1234yf的流动冷凝换热特性的影响,并选出最优管内换热系数关联式。结果显示:随着R1234yf质量流量的增加、冷凝温度的下降,管内换热系数值增加,且质量流量每升高100 kg/(m^(2)·s)、冷凝温度每降低1℃,换热系数分别改变0.623~0.938k W/(m^(2)·℃)、0.136~0.274 kW/(m^(2)·℃);3.5 mm管内换热系数比5.0 mm的高0.281~0.441 kW/(m^(2)·℃);Thome等关联式、Shah关联式和Akers等关联式预测精度高,预测平均误差均低于5%;Cavallini等关联式、Dobson等关联式和Jung关联式预测值均高于管内换热系数实际值,且预测精度受冷凝温度、管径等影响较大;虽然Wang等关联式、Huang等关联式预测值均低于管内换热系数测量,但其变化趋势与实验值相符。

熔模铸造ZL114A铝合金凝固过程界面换热系数研究

为获得ZL114A铝合金在凝固过程中温度场的分布规律,根据实际工况设计了测温实验方案,利用热电偶和热成像仪得到了金属及其型壳在凝固过程中温度场的变化曲线,并根据实际测得的温度曲线借助ProCAST模拟软件中的反算模块对铸件与型壳间的界面换热系数进行了反求,得到了更加符合实际的界面换热系数。随后对其进行验证,用该界面换热系数所模拟求得的金属液温度曲线与实测值最大温差为10℃,型壳温度曲线与实测值最大温差为15℃,该方法及结果为铝合金熔模精铸模拟界面换热系数的设置提供了参考依据。

基于L-M算法的铝合金铸造过程界面换热系数的反问题模型

铝合金铸造过程铸件-铸模之间的界面换热系数的变化非常复杂,且预测非常困难。本文基于L-M(Levenberg-Marquardt)算法建立了铝合金铸造过程传热反问题模型,通过反问题分析获得铝合金铸造过程中铸件-铸模界面换热系数。通过将铸件-铸模界面换热系数反演值与标准值进行比较,验证传热反问题模型的准确性。在此基础上,分析了铸模上测点位置(与铸件-铸模界面距离、相邻测点间距)和温度测量误差对铸件-铸模界面换热系数反演值的影响规律,并给出了最优的测点布置方案和温度测量误差要求。通过铝合金铸造实验,用该反问题模型能求解出铝合金凝固过程中的铸件-铸模界面换热系数。

居住区建筑布局对建筑外表面对流换热系数及建筑用能负荷影响研究

建筑外表对流换热系数(CHTC)是影响建筑能耗模拟(BES)结果的重要参数。BES工具中既有的CHTC计算方法不适合建筑群能耗模拟,这将增大建筑能耗预测的不准确性。文章考虑了建筑布局对建筑外表面CHTC的影响,基于优化后的建筑能耗计算模型,研究寒冷地区居住区建筑布局对建筑用能负荷的影响。

动态淬火介质冷却特性及换热系数的研究

为了研究工业生产条件下淬火油在不同流速下的冷却特性曲线及换热系数 ,用超声波多普勒流量计测定了淬火油槽的流速 ,按ISO9950标准测定冷却特性曲线 ,用 1 2 0mm× 1 2 0mm× 2 0mm平板状试样和反传热法测定与计算了换热系数。结果表明 ,随着介质流速的增加冷却特性曲线的冷速最大值及换热系数的最大值均呈增加趋势 ,当搅拌使介质中产生气泡时 ,介质的冷却能力明显降低。最后指出换热系数曲线能更好地反映表面热量传递的真实情况。

热轧带钢传热模拟及变形区换热系数的确定

采用数值模拟方法研究了带钢热轧区轧件传热和温度场分布规律。结合现场生产中测温数据,建立了轧制变形区内轧件与轧辊接触传热界面换热系数(HTC)统计模型。分析了辊缝变形区中轧件断面上温度演变和分布特点。研究结果表明,热轧带钢热轧区传热数值模拟计算结果与实际吻合良好;变形区内轧件与轧辊接触传热界面换热系数不仅与平均单位压力相关,而且与轧制速度相关;轧件在轧制变形区存在很大的温度梯度。

单晶叶片铸造过程中界面换热系数的确定

为有效提高铸造数值模拟的准确性,以单晶空心涡轮叶片为典型件,设计试验方案,采用钨铼热电偶进行温度场数据采集工作。通过实测温度场、数值模拟温度场与界面换热系数反向求解相结合的方法,得出界面间换热系数随时间变化的经验公式。通过逆运算,得到较为精确的涡轮叶片铸造过程界面换热值。结果表明,铸造过程数值模拟精度得到了有效提高。

全氢罩式退火炉退火热过程的研究(Ⅱ)——对流换热系数和钢卷径向等效导热系数的分析

介绍影响全氢罩式退火炉内换热的两个重要参数——对流换热系数和钢卷径向等效导热系数,详尽分析了两个参数的影响因素,并对比了氮气和氢气气氛下两参数的不同,从而在机理上阐明了全氢罩式炉相对传统混氢罩式炉的优越性,为优化炉内换热提供了理论的依据.

叶片全表面换热系数和冷却效率的实验测量

采用瞬态液晶技术测量了涡轮导叶叶片全表面的换热系数和冷却效率.实验叶片前缘区域有5排复合角度圆柱形气膜孔,压力面有10排圆柱形孔,吸力面有2排圆柱形孔和2排扇形孔,气膜孔排由2个供气腔供气.实验叶栅由3个直叶片构成,叶栅进口雷诺数是1.1×105,前腔二次流与主流的质量流量比为5.87%,后腔为1.06%.实验测量获得了叶片表面换热系数和冷却效率的二维分布云图,结果表明:气膜孔下游的换热系数和冷却效率都较高;扇形孔下游的冷却效率比圆柱形孔的高;受叶栅通道涡的影响,吸力面气膜覆盖区域收缩,压力面气膜覆盖区域扩张;吸力面换热系数分布受气流分离和通道涡影响.

不同冷却方式下换热系数的测量与计算

为了研究不同冷却方式下的换热系数,设计了一套可以测量空冷、水淬以及不同压力下喷气淬火下冷却曲线的试验装置,试验中测量的探头采用120mm×120mm×20mm奥氏体不锈钢方板。该探头经有限元(FEM)计算验证了其一维传热特性后,用来测量上述几种冷却方式下的冷却曲线,并用反传热法(IHCM)和集中热容法(LHCM)进行换热系数的计算与分析,比较了不同压力下喷气淬火的换热系数。实验结果表明,当毕欧数Bi<0.1时集中热容法是适用的,反之则不适用;在喷气淬火时,压力越大,表面换热系数也越大。

高强度钢板热成形界面换热系数估算

为评估高强度钢板热冲压成形过程中的传热强度,本文根据实验采集的温度曲线,利用热平衡的数值积分形式得到了不同压强下随温度连续变化的换热系数,求解过程中通过等效热容的方式引入了马氏体相变的影响。结果表明,换热系数的大小不仅与压强相关,而且随着材料温度变化。最后求得的换热系数被带入Abaqus仿真计算,仿真结果能和实验数据较好的吻合,从而对实验及估算方法的有效性进行了验证。

机床有限元热分析中对流换热系数的计算方法研究

计算对流换热系数是机床有限元热分析中的一个关键问题。以龙门加工中心的Y向丝杠螺母进给系统为例,提出一种将实验数据与神经网络计算相结合的对流换热系数计算方法。该方法以丝杠螺母进给系统有限元分析模型为基础,利用有限元热分析数据建立了一种反映对流换热系数与温度场之间变化关系的神经网络,并以温度实测值作为该神经网络输入量,计算出对流换热系数的数值。从与实验以及相似性计算方法的比较中可以看出本文计算方法有较高准确性和实用价值。

铝合金与5CrMnMo模具钢界面接触换热系数实验研究

利用自制的接触换热系数测量装置对铸造铝合金和挤压铝合金分别与5CrMnMo模具钢的接触换热系数进行了实验研究.分析了铝合金与5CrMnMo模具钢间的接触换热系数随接触表面温度和载荷的变化,发现接触换热系数与温度并不存在简单的正比关系,而与载荷的指数近似成正比关系,并且在相同的接触条件和测量条件下铸造铝合金与5CrMnMo的接触换热系数普遍要比挤压铝合金的小.

双辊薄带-铸辊界面平均换热系数的测定

双辊薄带 铸辊界面平均换热系数是双辊薄带连铸过程数值模拟研究的重要计算参数 ,对它的测定进行研究具有非常重要的理论意义和实用价值。通过试验和数值计算相结合的方法 ,测定了薄带 铸辊界面的平均换热系数 ,实际测定过程表明 :设计的试验装置和采用的计算方法对于测定双辊薄带 铸辊界面平均换热系数是简便易行的 。

一种铝合金水冷界面换热系数反求方法的研究

针对水冷金属界面换热系数影响因素多，测量与求解难的问题，以温度场数学模型为基础，以实测温度曲线为基准，通过数值模拟迭代计算和自动寻优，实现了铝合金水冷界面换热系数随温度变化定量关系的反求。反求得到的铝合金换热系数结果表明：在浸入式水冷过程中，铝合金界面换热系数随表面温度由低到高呈现出先升后降的单峰形状特征，降低冷却水的温度会使换热系数的峰值点升高，但不会改变峰值点出现的温度范围，换热系数的最大值出现在200～230℃。金属与冷却水之间热交换的强度主要取决于界面温度，将界面温度控制在200—230℃会使强化传热效果达到最佳。