高性能三维外肋片犁削加工的关键技术研究

本文针对强化传热技术领域的发展,研究高性能三维曲面外肋片的设计优化、三维强化传热管肋片的犁削加工机理及装有集束刀具的试验设备数字化设计与制造,建立犁削变形区及其三维形貌生成理论模型,并确定加工参数,为三维曲面外肋片成形及传热性能分析奠定基础。

三维强化外翅片换热管加工机构设计

为了改善当前外翅片换热管加工设备效率不高、成形翅片强度不足和自动化程度不足等问题,对三维强化外翅片换热管的加工机构设计进行了研究。设计了一种装有刨刀阵列的翅片管加工机构,并对该机构进行了结构分析,阐述主要零件之间的相对运动及约束情况。根据预期翅片的形状,给出了刨刀刀尖的预期轨迹,对加工机构动作的临界状态进行了力学分析,给出了加工机构的相关参数的取值依据。最后通过研制加工机构样机进行换热管翅片加工,验证了设计的可行性。

加工参数对三维翅片铜管冷凝换热的影响

犁削-挤压加工成形工艺制造的新型三维外翅片管通过三维翅片、二维沟槽的微作用力增强传热。文中通过实验,研究了在不同加工参数下的三维整体外翅片铜管的传热性能,与光管相比,三维翅片管均能明显地起到强化传热作用。横管外的膜状冷凝时,与努塞尔积分方法求得的管外换热系数理论计算式相比,三维管管外换热系数的常数随给进量增大而减小。随切削深度增加到一定值后出现少许下降,管外换热系数的常数可以拟合为进给量多项式,从而得到了三维翅片管管外换热经验计算式与加工参数的关系。

加工参数对三维整体外翅片铜管冷凝换热性能影响研究

通过实验研究了进给量和切削深度对犁削—挤压加工成形工艺制造的新型三维整体外翅片铜管总换热系数和管外换热系数的影响,实验结果表明,在能够顺利成翅的条件下,降低进给量以及增大切削深度,都能够确实有效地提高总换热系数,切削深度从0.5 mm增加到0.9 mm时,总换热系数增幅在为7.6%～8.2%,在热流密度为100 W/m2时,进给量从1.8 mm.r1降低到1.38 mm.r1,总换热系数增幅达到了14%,而在较低的热流密度50 W/m2时,进给量从1.8 mm.r1降低到1.38 mm.r1总换热系数增幅最大达到了183%。