大棒材控制冷却性能研究

发布时间：2017-09-08 07:48

  本文关键词：大棒材控制冷却性能研究

  更多相关文章： 大棒材 控制冷却 阻力特性 传热特性 数值模拟

【摘要】：目前,我国经济处于快速发展时期,国内制造业蓬勃发展,其对于特钢棒材尤其是大规格棒材产品的需求量日益增多。我们通常将直径超过50mm的棒材称为大规格棒材,而将直径在50mm以下的棒材称为线材。大棒材由于体积大,含热容量多,棒材的温度变化不易控制,控制冷却技术一直是限制大棒材生产的主要因素。当前世界上应用最广的冷却工艺是斯太尔摩控制冷却工艺。所以对于设计人员来说,研究开发大棒材控温冷却技术,掌握机组运行过程中轧件温度变化和材料性能演变过程,提高自主设计和创新能力是非常必要。喷射冷却水箱的阻力和传热性能是大棒材控制冷却技术以其系统设计的基础。本文建立了大棒材喷射冷却水箱内流动传热的数值分析模拟,并进行了相应的数值求解。在一系列工况计算基础上,本文全面系统地分析了喷射冷却水箱的阻力和传热特性,考察了喷嘴结构参数(环缝宽度和角度)对大棒材喷射冷却装置的阻力和传热性能的影响规律,以及运行工况(流量、压力、棒材直径以及棒材速度)的影响规律,拟合得到了喷射冷却水箱喷嘴段阻力和换热性能计算的经验关联式,并根据模拟计算结果分析得到优化的喷嘴结构参数。研究结果表明:冷却水箱喷嘴段的阻力和传热特性是决定水箱冷却能力的关键因素。然后,设计和搭建了大棒材喷射冷却性能试验台,对不同结构和工况下喷射冷却水箱的阻力和换热性能进行了测试,利用测试结果对拟合得到的阻力和换热性能经验关联式进行了修正,为大棒材控制冷却过程瞬态温度预测奠定了基础。最后,本文还建立了大棒材控制冷却过程瞬态温度变化模型,该模型首次提出了考虑轴向导热项的修正。采用有限差分法对该模型进行了数值计算,并分析了该修正项对模拟结果的影响。研究表明,忽略大棒材轴向导热项的判断依据是径向和轴向扩散强度之比。
【关键词】：大棒材 控制冷却 阻力特性 传热特性 数值模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335.62
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 主要符号说明9-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题背景10
• 1.2 控制冷却技术的发展10-13
• 1.3 国内外研究现状13-14
• 1.4 研究意义14-15
• 1.5 研究内容15-16
• 2 喷射冷却过程的数值分析模型16-24
• 2.1 冷却水箱内流动传热的物理数学模型16-18
• 2.2 数值求解方法18-20
• 2.2.1 网格建模18-19
• 2.2.2 数值方法及收敛策略19
• 2.2.3 网格无关性检验19-20
• 2.3 冷却水箱的阻力与传热特性及分析20-23
• 2.3.1 冷却水箱的流场特性20-22
• 2.3.2 阻力及传热特性22-23
• 2.4 小结23-24
• 3 喷射冷却水箱阻力与传热特性24-51
• 3.1 前言24
• 3.2 冷却水流量对喷嘴段阻力与传热特性的影响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 喷嘴结构参数对喷嘴段阻力与传热特性影响规律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 棒材直径对冷却装置阻力与传热特性影响39-45
• 3.4.1 棒材直径对喷嘴段阻力与传热特性影响39-42
• 3.4.2 棒材直径对湍流段阻力与传热特性影响42-45
• 3.5 棒材速度对冷却装置阻力与传热特性影响45-48
• 3.5.1 棒材速度对喷嘴段阻力与传热特性影响45-47
• 3.5.2 棒材速度对湍流管段阻力与传热特性影响47-48
• 3.6 冷却装置阻力与传热特性经验关系式48-49
• 3.7 小结49-51
• 4 喷射冷却装置阻力与传热特性实验51-59
• 4.1 前言51
• 4.2 实验原理51-52
• 4.3 实验系统及试验方法52-54
• 4.4 实验数据及分析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 经验公式修正57
• 4.6 不确定度分析57-58
• 4.7 小结58-59
• 5 大棒材瞬态温度变化过程数值模拟59-68
• 5.1 前言59
• 5.2 数值分析模型59-64
• 5.2.1 数学模型59-60
• 5.2.2 棒材的热物理性质计算60-61
• 5.2.3 网格划分61
• 5.2.4 有限差分离散61-63
• 5.2.5 模型分析63-64
• 5.3 程序设计和功能64-66
• 5.3.1 程序设计64
• 5.3.2 程序开发64-66
• 5.4 仿真结果及分析66-67
• 5.5 小结67-68
• 6 结论与展望68-69
• 6.1 本文的主要结论68
• 6.2 对未来工作的展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 附录73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘晨光;阙国和;陈月珠;梁文杰;;减压渣油芳碳率f_a的两个经验计算方法[J];石油炼制与化工;1987年12期

2 滕大为;多级搅拌塔轴向混合的研究[J];青岛大学学报(工程技术版);1996年04期

3 王从岗,张艳梅;预测新疆九区稠油物性的经验关联式及常用计算方法的考察[J];石油大学学报(自然科学版);1998年04期

4 张和照;;液体搅拌器的模拟放大[J];石油化工;1985年02期

5 何达鑫,熊赐金,余一;喷杯型喷射塔的性能研究[J];化工学报;1981年03期

6 肖波;熊钰;邓畅;百宗虎;杨浚玮;;经验关联式预测烃气驱MMP方法评价[J];油气藏评价与开发;2011年06期

7 A.R.Wieting ,陈森;矩形断错翅片板翅式换热器的传热和流体阻力的经验关联式[J];化工炼油机械通讯;1978年04期

8 王蓉,毛在砂,熊天英,陈家镛;滴流床反应器的研究现状和展望[J];化工进展;1992年03期

9 卢春喜;王祝安;;FCC催化剂湍流床密相密度的研究[J];石油化工;1988年08期

10 焦波;邱利民;陆军亮;;环状流起始点初始携带份额的分析计算[J];化工学报;2008年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 周源;大棒材控制冷却性能研究[D];重庆大学;2016年

2 姚爱林;用于超临界水的传热查询表的建立与评价[D];上海交通大学;2010年

3 王磊;垂直圆管内超临界水的传热特性研究[D];上海交通大学;2012年

，

本文编号：812784