金属材料喷雾淬火过程的界面热交换分析

发布时间：2025-01-04 02:12

　　 通过末端淬火试验,对铝合金试样喷雾淬火过程的界面热交换进行了研究。采用反热传导法求解了所有试验的界面热流密度（q）和界面传热系数（h）,重点分析了喷雾压力、喷嘴直径和试样表面粗糙度对界面热交换的影响。结果表明:喷射压力对整个淬火界面换热过程均有影响,但对过渡沸腾阶段影响更大,且喷射压力越大,q及其峰值q_max越大,进入核沸腾阶段的时间越短;喷嘴直径越大,q、q_max越大,越早进入核沸腾阶段,但增大喷嘴直径对界面换热的影响存在上限;随表面粗糙度增大,q、q_max先减小后增大;在本试验条件下,上述喷射压力、喷嘴直径和表面粗糙度对界面热交换的影响规律均不受另外两个参数取值的影响。此外,由于喷射的微小液滴均匀覆盖了整个热表面,产生了剧烈的核沸腾,导致在部分试验中,q曲线在核沸腾阶段出现了二次升高现象。

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【部分图文】：

图1 喷雾淬火试验装置图

喷雾淬火试验装置主要由喷射系统、试样和温度采集系统组成，如图1所示。有关试样材料和尺寸结构、试验装置具体结构、试验步骤的详细说明请参考文献[15]。本研究的主要试验参数及其取值如表1所示。此外，喷雾水温约为16℃，采用实心圆锥形喷嘴，喷嘴直径dn在1.0～2.0mm之间，喷射出....

图4 不同粗糙度下淬火界面热交换分析

图4(b)为P=0.4MPa,dn=1.0mm,Ra分别为0.8、3.0、6.7和57.8μm条件下，试验铝合金的h(Ts)曲线，可以看出，h随Ts减小而单调增大，不存在确定的峰值，且以160℃左右为转折点，在该点前后增大的速率明显不同。由牛顿冷却定律可知，界面传热系数是界面....

图2 不同喷射压力下淬火界面热交换分析

喷射压力P对喷雾淬火界面热交换的影响如图2所示。图2(a)给出了dn=1.0mm,Ra=6.7μm,P分别为0.2、0.4和0.6MPa下，q随表面温度Ts的变化曲线;图2(b)则给出了q随淬火时间t的变化曲线。由图2(a)可以看出，3条曲线有相同的变化趋势，都是先增大后减小....

图3 不同喷嘴直径下淬火界面热交换分析

此外，由图3(a)还可知，3次试验q的差值和qmax的差值随dn的增大而减小，这说明在本试验条件下增大喷嘴直径对界面传热的影响是有上限的。与此类似，Lin等[8]在研究R410A闪速喷雾冷却系统中喷嘴直径(0.51、0.56和0.69mm)对传热性能的影响时也发现，中孔直径(0....

本文编号：4022746