微波硬化水玻璃砂的傳熱傳質(zhì)機(jī)制及溫度場(chǎng)模擬.pdf

1、微波硬化水玻璃砂可充分發(fā)揮水玻璃的粘結(jié)潛力,顯著減少水玻璃的加入量,改善水玻璃砂潰散性能及舊砂再生性能,具有硬化時(shí)間短,硬化強(qiáng)度高,操控性能好等許多優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是最可能實(shí)現(xiàn)綠色鑄造的型砂種類(lèi)。但目前針對(duì)微波硬化水玻璃砂工藝的基礎(chǔ)性研究相對(duì)較少,針對(duì)微波硬化水玻璃砂的機(jī)理及材料研究不夠深入,加之微波硬化水玻璃砂的強(qiáng)吸濕特征,故一直未能實(shí)際應(yīng)用。本文深入研究微波加熱硬化水玻璃砂的傳熱傳質(zhì)機(jī)制及特點(diǎn)具有重要理論與實(shí)際意義。
　　本文采用

2、光纖溫度傳感器構(gòu)建了可用于微波加熱環(huán)境下對(duì)水玻璃砂試樣內(nèi)溫度場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)接觸式即時(shí)測(cè)量的溫度檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)不同尺寸的圓柱體和正方體水玻璃砂試樣內(nèi)溫度場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)。結(jié)果表明:微波硬化水玻璃砂樣內(nèi)部溫度場(chǎng)呈“內(nèi)高外低”的正溫度梯度分布;溫度最高點(diǎn)通常在試樣中心偏下的位置;試樣的尺寸及形狀對(duì)內(nèi)溫度場(chǎng)分布有一定影響,但不影響“內(nèi)高外低”的溫度分布總體規(guī)律。
　　根據(jù)現(xiàn)有的微波加熱理論及研究數(shù)據(jù),以及水玻璃砂的自身特點(diǎn),預(yù)設(shè)了微波加熱硬化水玻璃

3、砂的傳熱傳質(zhì)機(jī)制,推導(dǎo)出了相應(yīng)的傳熱傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型,將此數(shù)學(xué)模型與微波電磁模型耦合得到微波硬化水玻璃砂電磁-熱質(zhì)模型。以該數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),采用時(shí)域有限差分法和MATLAB軟件,對(duì)不同尺寸的圓柱體和正方體水玻璃砂試樣內(nèi)溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真。將模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了預(yù)設(shè)的微波加熱硬化水玻璃砂傳熱傳質(zhì)機(jī)制的正確性和合理性。
　　研究測(cè)試了微波硬化水玻璃砂工藝參數(shù)對(duì)型砂內(nèi)溫度場(chǎng)分布特征及水玻璃砂型性能的影響。結(jié)果表明:對(duì)微