气雾喷射冷却换热数值模拟研究.pdfVIP

冶 金 能 源 V01．29 No．5 ENERGY FOR METALLURGICALINDUSTRY Sept．2010 气雾喷射冷却换热数值模拟研究 朱冬梅 刘国勇 张少军 李谋渭 (北京科技大学机械工程学院) 摘 要 通过热流耦合法研究了气雾和高温模钢板之间的换热特性。对于离散相体积分数小 于 10％ ～12％的气雾，应用混合对流换热模型研究了气一水体积分数、入射速度、气 一水速 度比、喷射距离对换热特性的影响。研究结果为模具钢在线淬火设备研究设计和实际产品生 产提高的重要参考依据。 关键词 气雾冷却 淬火 数值模拟 换热特性 Numericalsimulationresearchon theheattransfer ofairmis[spraycooling ZhuDongmeiLiuGuoyong ZhangShaojun LiMouwei (UniversityofScienceandTechnologyBeijing) Abstract Thetransferheatcharacteristicsbetweenairmistsprayandhish—temperatureplatewere researchedbyheat—flow couplingmethod．Whenthediscrete—phasevolumefractionwaslessthan 10％ 一l2％ ，themixedconvectionheat msfermodelwasusde ．Theeffectsofcoolingparameters， suchasair—watervolumefraction，injectionspeed，gas—watervelocityratio，thedistanceofnozzle andplate。thetemperatureof thesteelplate，ontheheattran~rcoefficientwereresearchde．There． suhsof thisstudyprovidedimportnatreferencevalueforthematerialcontrolledcoolingequipmentde- velopmentandtheactualproduction． Keywords airmistspraycooling quenching numericalsimulation heattransfercharacteristics ’ 随着国民经济的发展，对于模具钢的要求不 冷却，在冶金、化工、电子、核电站安全等工业 断增加，模具钢的综合性能也在不断提高。一些 部门中作用尤为突出。尽管气雾冷却方式应用的 大型钢厂为了达到节能和提高产量的目的，要求 比较广泛，但影响气雾喷射换热系数的因素较 模具钢在线淬火。模具钢中碳和合金含量都很 多。大多数学者在解决两相流问题时，将分散相 高，因此，在淬火过程中，为了避免由于过大内 占连续相体积分数的 10％ 一12％作为分界点…， 部应力引起的变形和开裂，应尽量减小冷却速 分散相 占连续相体积分数大于 10％ 一12％时， 率。气雾冷却是使用压缩空气将水滴打成雾状喷 通常把两相作为一个整体写出其基本方程。通常 射到钢板上进行冷却的方法。其冷却能力范围 使用的处理方式是混合模型，混合模型可以通过 大，介于空冷和水雾冷却之间，是模具钢在线淬