液氮浴中沸騰換熱系數(shù)的反傳熱求解與驗證.pdf

1、深冷處理技術(shù)作為一種有潛力的熱處理工藝，已經(jīng)在各行各業(yè)中得到較為廣泛的應(yīng)用，然而其對材料的作用機理問題還存在爭議，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，而分析其中的傳熱問題是機理探索的基礎(chǔ)之一。深冷處理通常以液氮為冷卻介質(zhì)，此時工件在液氮浴中的沸騰換熱系數(shù)是一個非常重要的參數(shù)。目前沸騰換熱系數(shù)求解方式有很多，包括經(jīng)驗公式法、集總參數(shù)法、給定熱流法和反傳熱法等。與其它求解方式相比，反傳熱法種類多且求解精度較高，從而在沸騰換熱系數(shù)的求解中采用反傳熱方法成為一

2、種選擇。 本文首先介紹了課題背景及意義、沸騰換熱經(jīng)驗公式及Westwater沸騰實驗結(jié)果、反傳熱方法的研究進(jìn)展，以及本課題的研究基礎(chǔ)等背景。第二章基于反傳熱方法原理及考慮顯式有限差分法的應(yīng)用限制，編寫了用于計算一維導(dǎo)熱條件下沸騰換熱系數(shù)的程序?？紤]到程序需要調(diào)用時間間隔極小的溫度數(shù)據(jù)，設(shè)計了一套快速采集溫度的反傳熱測量裝置，并對自制熱電偶響應(yīng)時間進(jìn)行了估測。對不銹鋼塊不同朝向時各測點的溫度變化情況進(jìn)行了測量，并利用反傳熱程序?qū)?/p>

3、驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以了解不銹鋼塊朝向?qū)Ψ序v換熱系數(shù)的影響情況。鑒于利用反傳熱方法得到的換熱系數(shù)數(shù)據(jù)存在波動且存在個別不合理數(shù)據(jù)點，采取對換熱系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合以及修正后再分段擬合等方法獲得相關(guān)表達(dá)式。 最后為驗證上述換熱系數(shù)的準(zhǔn)確性，對兩個不同測試對象的整體溫度場分別進(jìn)行了實驗測量和采用不同方法所得換熱系數(shù)的數(shù)值模擬，并將兩者的結(jié)果進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明，根據(jù)五種不同方法得到的換熱系數(shù)的模擬結(jié)果與實驗測量結(jié)果之間都存在一定的偏