噴霧冷卻換熱特性的實驗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性能，當冷卻表面橫斷面沿厚度方向的冷卻速度較快時，大的溫度梯度會引起很大的殘余應力，并造成金屬表面彎曲，當冷卻速度較慢時，金屬半成品強度與硬度無法滿足要求。因此，需要對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驗研究手段，對高壓噴霧淬火過程開展了研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　針對高壓

2、噴霧淬火過程搭建了可視化實驗平臺，實驗中將金屬鎳圓盤一側均勻涂抹高發(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算熱量傳熱過程。
　　針對金屬表面淬火過程傳熱特性機理進行了分析。金屬表面?zhèn)鳠徇^程主要分為膜態(tài)沸騰、過渡沸騰、核態(tài)沸騰及自然對流換熱四個階段，定義膜態(tài)沸騰傳熱過程結束時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、表面冷卻速度會急劇上升，因此減少膜態(tài)沸騰傳熱過程的時間有助于提高金屬冷卻時間。
　　研究了噴射密度和噴嘴到圓盤距離對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。實驗中通過改變噴嘴到圓盤的距離研究噴射密度對熱流量的影響，噴射密度和熱流量隨徑向位置變化而變化。在本實驗中，距離以10mm為增量，從30mm變化到100mm。實驗結果展示了最大熱流量，萊頓弗羅斯特溫度和DNB