噴霧冷卻換熱特性的實(shí)驗(yàn)研究及影響因素分析.pdf

1、隨著材料成型及加工行業(yè)競爭的日趨激烈，對(duì)產(chǎn)品加工效率、質(zhì)量及成本的要求越來越苛刻。在金屬制品的生成過程中，淬火處理過程影響金屬半成品的物理力學(xué)性能，當(dāng)冷卻表面橫斷面沿厚度方向的冷卻速度較快時(shí)，大的溫度梯度會(huì)引起很大的殘余應(yīng)力，并造成金屬表面彎曲，當(dāng)冷卻速度較慢時(shí)，金屬半成品強(qiáng)度與硬度無法滿足要求。因此，需要對(duì)淬火過程及淬火效果開展優(yōu)化研究。本論文中主要通過實(shí)驗(yàn)研究手段，對(duì)高壓噴霧淬火過程開展了研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　針對(duì)高壓

2、噴霧淬火過程搭建了可視化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)中將金屬鎳圓盤一側(cè)均勻涂抹高發(fā)射率涂層，高溫金屬圓盤在高壓噴霧冷卻過程中，通過紅外熱像儀記錄溫度變化過程，并利用微分能量方程計(jì)算熱量傳熱過程。
　　針對(duì)金屬表面淬火過程傳熱特性機(jī)理進(jìn)行了分析。金屬表面?zhèn)鳠徇^程主要分為膜態(tài)沸騰、過渡沸騰、核態(tài)沸騰及自然對(duì)流換熱四個(gè)階段，定義膜態(tài)沸騰傳熱過程結(jié)束時(shí)的溫度為萊頓弗羅斯特溫度，研究表明冷卻過程中溫度低于萊頓弗羅斯特溫度后，由于蒸汽薄膜被冷卻劑破壞，金屬

3、表面冷卻速度會(huì)急劇上升，因此減少膜態(tài)沸騰傳熱過程的時(shí)間有助于提高金屬冷卻時(shí)間。
　　研究了噴射密度和噴嘴到圓盤距離對(duì)噴霧冷卻傳熱特性影響。噴霧冷卻的噴射密度，即在單位面積和單位時(shí)間的液體質(zhì)量流量，是影響傳熱過程的重要參數(shù)之一。實(shí)驗(yàn)中通過改變噴嘴到圓盤的距離研究噴射密度對(duì)熱流量的影響，噴射密度和熱流量隨徑向位置變化而變化。在本實(shí)驗(yàn)中，距離以10mm為增量，從30mm變化到100mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示了最大熱流量，萊頓弗羅斯特溫度和DNB