强化传热深孔加工切削液冷却系统研究

发布时间：2017-10-28 22:23

  本文关键词：强化传热深孔加工切削液冷却系统研究

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【摘要】：深孔加工产热量大，切削液起着冷却润滑刀具及输送切屑的作用，由于切削液长时间循环使用，导致其温度升高，影响冷却效果及加工质量，而切削液的冷却问题往往被人们忽视，相关的设计理论及方案也比较少，因此，有必要研究深孔加工切削液高效冷却系统，保证深孔加工的顺利进行。 本文首先介绍了传统切削液冷却器的特点，并针对应用最广泛的管壳式冷却器，分析了其壳程流体的流动特性及传热效果，，提出了强化传热方向；其次，针对传统冷却器的强化传热方向，设计了双向螺旋椭圆结构式换热管，并从边界层理论和场协同理论对管内和管外流体的流动特性进行了分析，探讨了强化传热机理，分析表明：双向螺旋椭圆管管内流体的二次流以及管外流体流动产生的纵向旋涡都能够在一定程度上强化传热，为高效冷却器的研制提供了依据；然后，针对T2120深孔钻镗床的实际加工过程，设计了结构简单、易于清洗的切削液磁性过滤装置，并以20℃冷却水冷却55℃切削液至35℃为例，计算了切削液散热量，在此基础上设计了双向螺旋椭圆管冷却器；最后，建立了切削液温度控制系统和冷却器在线监测系统，通过控制冷却水流速来控制切削液温度，通过实时监测冷却水和切削液的流量、温度和压力信息来判断冷却器的运行状况。 同时，利用Fluent软件对双向螺旋椭圆管冷却器管程和壳程流体的流动状态进行了仿真分析，结果表明：管程和壳程流体在流动过程中都会出现不同程度的扰动，由于二次流的产生，使得流体在流动过程中出现了径向分速度，从而减薄了壁面的热边界层，加强了流体速度场与温度梯度场的协同程度，强化了传热效果。
【关键词】：切削液 冷却 强化传热 在线监测 温度控制
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 引言9-12
• 1.2 切削液冷却系统国内外研究现状12-15
• 1.3 课题的提出及意义15-16
• 1.4 本课题主要研究内容16-17
• 2 传统切削液冷却器的传热特性及强化分析17-25
• 2.1 切削热对切削过程的影响17-18
• 2.2 热传递的基本过程18-20
• 2.3 传统切削液冷却器分类及特点20-22
• 2.4 管壳式冷却器中流体的流动特性22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 基于强化传热理论的双向螺旋椭圆管设计及传热分析25-47
• 3.1 双向螺旋椭圆管结构设计25-27
• 3.2 流体流动的基本方程与湍流方程27-32
• 3.3 对流传热的强化理论32-39
• 3.3.1 边界层理论32-34
• 3.3.2 场协同理论34-39
• 3.4 基于边界层理论和场协同理论的双向螺旋椭圆管传热强化分析39-45
• 3.4.1 基于边界层理论的双向螺旋椭圆管传热强化分析39-41
• 3.4.2 基于场协同理论的双向螺旋椭圆管传热强化分析41-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 深孔加工切削液冷却系统设计47-72
• 4.1 T2120 深孔钻镗床简介47-48
• 4.2 深孔切削液过滤及冷却问题分析48-51
• 4.3 切削液过滤装置设计51-53
• 4.4 切削液传热过程分析及冷却系统设计53-71
• 4.4.1 双向螺旋椭圆管冷却器设计55-64
• 4.4.2 切削液温度控制系统设计64-68
• 4.4.3 冷却器在线监测系统设计68-71
• 4.5 本章小结71-72
• 5 双向螺旋椭圆管冷却器管壳程流体的仿真分析72-84
• 5.1 Fluent 软件介绍72-73
• 5.2 管程流体的仿真分析73-79
• 5.3 壳程流体的仿真分析79-82
• 5.4 本章小结82-84
• 6 结论与展望84-86
• 6.1 结论84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果91-92
• 致谢92-93

【参考文献】

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1 宋景东,徐志明,甘云华,孙灵芳,杨善让,荆雅茹;波纹管传热与污垢性能的实验研究[J];东北电力学院学报;2003年01期

2 冷学礼,程林,杜文静;流体低速横掠振动圆管的传热特性研究[J];工程热物理学报;2003年02期

3 陈观生;杜文杰;杨景泉;李文丰;李学宇;梁适;张莉;;管内对流换热影响因素及其强化分析[J];广东工业大学学报;2012年01期

4 李欢;罗小平;;新型铝叠片油冷却器的结构及传热性能研究[J];低温与超导;2014年01期

5 陈志静;;横纹槽管管外强化传热数值模拟与场协同分析[J];化工机械;2010年05期

6 张丽;邢彦伟;吴剑华;;矩形截面螺旋通道内流体的流动特性[J];化工学报;2010年05期

7 李林蔚;高红霞;余建祖;常莉;;直升机减速器滑油冷却系统的改进设计方法[J];航空动力学报;2009年04期

8 李永林;沈燕良;石敏超;;大功率液压系统冷却装置设计[J];机床与液压;2007年12期

9 陈明旭;龚国芳;徐晓东;杨华勇;;基于BP神经网络的液压系统油源温度控制[J];机床与液压;2008年06期

10 李涛;;亚干式深孔钻削系统的研究[J];机械管理开发;2009年05期

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1 黄钰期;基于场协同原理的车用冷却系统流动传热耦合分析与结构优化[D];浙江大学;2010年

本文编号：1110219