界面換熱壓鑄實驗舉例

文獻(xiàn) 采用“階梯”鑄件,設(shè)計了壓鑄過程模具溫度測量的實驗方案并進(jìn)行了壓鑄實驗。以實驗中測得的鑄型內(nèi)部不同位置的溫度為基礎(chǔ)，采用熱傳導(dǎo)反算法求解了壓鑄過程中鑄件/鑄型界面熱流以及換熱系數(shù)，分析了鑄件的厚度對于界面熱流以及換熱系數(shù)的影響，結(jié)果表明:壓鑄過程鑄件/鑄型界面熱流或是換熱系數(shù)隨著壓射過程的進(jìn)行迅速升高直至最大值，然后隨著凝固過程的進(jìn)行而減小。同時,鑄件的不同厚度部位與鑄型之間的界面熱流和換熱系數(shù)的變化規(guī)律也不同，隨著鑄件厚度的增大，鑄件/鑄型之間的界面熱流和換熱系數(shù)峰值均減小,但是界面熱流和換熱系數(shù)較大值保持的時間則逐漸增大。

文獻(xiàn) 則綜述了鑄造過程中鑄件/鑄型界面換熱行為的研究，重點對壓鑄過程進(jìn)行闡述。介紹作者在壓鑄過程界面換熱行為研究方面的工作進(jìn)展。研究表明，壓鑄過程鑄件-鑄型界面換熱系數(shù)是一個隨著鑄件厚度、工藝參數(shù)以及合金等因素變化的量，同時，換熱系數(shù)與鑄件凝固速率之間存在線形關(guān)系h=ηv ω，其中，η、ω為與鑄型初始溫度、鑄件厚度以及鑄件、鑄型熱物性參數(shù)相關(guān)的參數(shù)。

邊界條件的設(shè)置對鑄造過程計算機模擬結(jié)果的精確性有很大影響。作為邊界條件之一的界面換熱系數(shù)設(shè)置非常重要，但這方面的數(shù)據(jù)相當(dāng)缺乏，設(shè)置時通常設(shè)為常數(shù)。這與界面換熱系數(shù)隨時間和接觸狀況的復(fù)雜性不符。國內(nèi)外對鑄件/鑄型界面換熱系數(shù)作了一些研究，主要集中在外界面，內(nèi)界面換熱研究很少。為了更好地研究鑄件/鑄型內(nèi)界面的換熱系數(shù),文獻(xiàn) 設(shè)計了一套可測量較高溫度下界面換熱系數(shù)的裝置來研究鑄件收縮包緊力對鑄件/鑄型內(nèi)芯界面換熱系數(shù)的影響規(guī)律，并重點研究了A356/H13鋼在熱力耦合下的界面換熱系數(shù)隨溫度和接觸載荷的變化規(guī)律，研究結(jié)果表明: 所測量的溫度和載荷范圍內(nèi)，A356/H13鋼界面換熱系數(shù)隨著溫度和載荷的增加而呈增大趨勢；界面溫差的大小與換熱系數(shù)成反比關(guān)系；隨著界面載荷的增大，曲線出現(xiàn)了“拐點”，當(dāng)界面載荷達(dá)到“拐點”時，界面換熱系數(shù)對載荷的敏感性下降，曲線開始變得平緩。說明載荷與界面換熱系數(shù)不是成簡單的比例關(guān)系。2100433B

鋁合金壓鑄過程計算機數(shù)值模擬技術(shù)對于邊界條件有著很強的依賴關(guān)系，邊界條件的稍作修改可能會導(dǎo)致計算結(jié)果產(chǎn)生本質(zhì)的區(qū)別，從而直接影響了后續(xù)的分析和研究。尤其在以界面換熱系數(shù)作為邊界條件的數(shù)值模擬問題上，這種影響就更加明顯。在實際的模擬計算過程中，很多的情況下，對于界面換熱系數(shù)只是采用一個猜測值，這種近似在一些傳熱比較緩慢的鑄造過程下帶來的計算誤差并不大，但是對于像壓鑄等這種界面熱流和換熱系數(shù)變化比較劇烈的鑄造過程，這種近似帶來的誤差就很大，甚至?xí)?dǎo)致求解結(jié)果的嚴(yán)重失真。因此，獲得精確的界面換熱系數(shù)，對于實際的壓鑄過程模擬計算具有重要的應(yīng)用價值和參考意義。

輻射換熱是各種工業(yè)爐、鍋爐等高溫?zé)崃υO(shè)備中重要的換熱方式。常見的問題有兩類：固體表面間的輻射換熱，取決于輻射角系數(shù)F和黑度ε值；固體表面間夾有氣體的輻射換熱，除F和ε值外，還與氣體夾層厚度及其黑度有關(guān)。

污水換熱是指通過科學(xué)、合理的換熱技術(shù)與手段將污水中的熱能進(jìn)行有效地提取與利用，從而達(dá)到節(jié)約能源，減少環(huán)境污染的目的。

形成對流的原因有兩種：流體各部分因溫度引起的密度差所形成的運動稱為自然對流；由風(fēng)機、泵等所驅(qū)動的流體運動稱為受迫對流。相應(yīng)的換熱過程分別稱為自然對流換熱和受迫對流換熱。