本文關鍵詞：大棒材控制冷卻性能研究

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【摘要】：目前,我國經濟處于快速發(fā)展時期,國內制造業(yè)蓬勃發(fā)展,其對于特鋼棒材尤其是大規(guī)格棒材產品的需求量日益增多。我們通常將直徑超過50mm的棒材稱為大規(guī)格棒材,而將直徑在50mm以下的棒材稱為線材。大棒材由于體積大,含熱容量多,棒材的溫度變化不易控制,控制冷卻技術一直是限制大棒材生產的主要因素。當前世界上應用最廣的冷卻工藝是斯太爾摩控制冷卻工藝。所以對于設計人員來說,研究開發(fā)大棒材控溫冷卻技術,掌握機組運行過程中軋件溫度變化和材料性能演變過程,提高自主設計和創(chuàng)新能力是非常必要。噴射冷卻水箱的阻力和傳熱性能是大棒材控制冷卻技術以其系統(tǒng)設計的基礎。本文建立了大棒材噴射冷卻水箱內流動傳熱的數(shù)值分析模擬,并進行了相應的數(shù)值求解。在一系列工況計算基礎上,本文全面系統(tǒng)地分析了噴射冷卻水箱的阻力和傳熱特性,考察了噴嘴結構參數(shù)(環(huán)縫寬度和角度)對大棒材噴射冷卻裝置的阻力和傳熱性能的影響規(guī)律,以及運行工況(流量、壓力、棒材直徑以及棒材速度)的影響規(guī)律,擬合得到了噴射冷卻水箱噴嘴段阻力和換熱性能計算的經驗關聯(lián)式,并根據(jù)模擬計算結果分析得到優(yōu)化的噴嘴結構參數(shù)。研究結果表明:冷卻水箱噴嘴段的阻力和傳熱特性是決定水箱冷卻能力的關鍵因素。然后,設計和搭建了大棒材噴射冷卻性能試驗臺,對不同結構和工況下噴射冷卻水箱的阻力和換熱性能進行了測試,利用測試結果對擬合得到的阻力和換熱性能經驗關聯(lián)式進行了修正,為大棒材控制冷卻過程瞬態(tài)溫度預測奠定了基礎。最后,本文還建立了大棒材控制冷卻過程瞬態(tài)溫度變化模型,該模型首次提出了考慮軸向導熱項的修正。采用有限差分法對該模型進行了數(shù)值計算,并分析了該修正項對模擬結果的影響。研究表明,忽略大棒材軸向導熱項的判斷依據(jù)是徑向和軸向擴散強度之比。
【關鍵詞】：大棒材 控制冷卻 阻力特性 傳熱特性 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG335.62
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 主要符號說明9-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題背景10
• 1.2 控制冷卻技術的發(fā)展10-13
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 研究意義14-15
• 1.5 研究內容15-16
• 2 噴射冷卻過程的數(shù)值分析模型16-24
• 2.1 冷卻水箱內流動傳熱的物理數(shù)學模型16-18
• 2.2 數(shù)值求解方法18-20
• 2.2.1 網格建模18-19
• 2.2.2 數(shù)值方法及收斂策略19
• 2.2.3 網格無關性檢驗19-20
• 2.3 冷卻水箱的阻力與傳熱特性及分析20-23
• 2.3.1 冷卻水箱的流場特性20-22
• 2.3.2 阻力及傳熱特性22-23
• 2.4 小結23-24
• 3 噴射冷卻水箱阻力與傳熱特性24-51
• 3.1 前言24
• 3.2 冷卻水流量對噴嘴段阻力與傳熱特性的影響24-28
• 3.2.1 孔型 Φ130/2.1524-25
• 3.2.2 孔型 Φ170/2.1525-27
• 3.2.3 孔型 Φ190/2.1527-28
• 3.3 噴嘴結構參數(shù)對噴嘴段阻力與傳熱特性影響規(guī)律28-39
• 3.3.1 孔型 Φ130/d9028-31
• 3.3.2 孔型 Φ170/d9031-33
• 3.3.3 孔型 Φ170/d12033-35
• 3.3.4 孔型 Φ170/d15035-37
• 3.3.5 孔型 Φ190/d15037-39
• 3.4 棒材直徑對冷卻裝置阻力與傳熱特性影響39-45
• 3.4.1 棒材直徑對噴嘴段阻力與傳熱特性影響39-42
• 3.4.2 棒材直徑對湍流段阻力與傳熱特性影響42-45
• 3.5 棒材速度對冷卻裝置阻力與傳熱特性影響45-48
• 3.5.1 棒材速度對噴嘴段阻力與傳熱特性影響45-47
• 3.5.2 棒材速度對湍流管段阻力與傳熱特性影響47-48
• 3.6 冷卻裝置阻力與傳熱特性經驗關系式48-49
• 3.7 小結49-51
• 4 噴射冷卻裝置阻力與傳熱特性實驗51-59
• 4.1 前言51
• 4.2 實驗原理51-52
• 4.3 實驗系統(tǒng)及試驗方法52-54
• 4.4 實驗數(shù)據(jù)及分析54-57
• 4.4.1 孔型 Φ130/d9054-55
• 4.4.2 孔型 Φ170/d12055-56
• 4.4.3 孔型 Φ190/d15056-57
• 4.5 經驗公式修正57
• 4.6 不確定度分析57-58
• 4.7 小結58-59
• 5 大棒材瞬態(tài)溫度變化過程數(shù)值模擬59-68
• 5.1 前言59
• 5.2 數(shù)值分析模型59-64
• 5.2.1 數(shù)學模型59-60
• 5.2.2 棒材的熱物理性質計算60-61
• 5.2.3 網格劃分61
• 5.2.4 有限差分離散61-63
• 5.2.5 模型分析63-64
• 5.3 程序設計和功能64-66
• 5.3.1 程序設計64
• 5.3.2 程序開發(fā)64-66
• 5.4 仿真結果及分析66-67
• 5.5 小結67-68
• 6 結論與展望68-69
• 6.1 本文的主要結論68
• 6.2 對未來工作的展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-73
• 附錄73

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號：812784