液氮浴中沸騰換熱系數(shù)的反傳熱求解與驗(yàn)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(duì)材料的作用機(jī)理問題還存在爭(zhēng)議，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，而分析其中的傳熱問題是機(jī)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(shí)工件在液氮浴中的沸騰換熱系數(shù)是一個(gè)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(yàn)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(yàn)公式及Westwater沸騰實(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)間間隔極小的溫度數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了一套快速采集溫度的反傳熱測(cè)量裝置，并對(duì)自制熱電偶響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了估測(cè)。對(duì)不銹鋼塊不同朝向時(shí)各測(cè)點(diǎn)的溫度變化情況進(jìn)行了測(cè)量，并利用反傳熱程序?qū)?shí)

3、驗(yàn)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(dòng)且存在個(gè)別不合理數(shù)據(jù)點(diǎn)，采取對(duì)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(yàn)證上述換熱系數(shù)的準(zhǔn)確性，對(duì)兩個(gè)不同測(cè)試對(duì)象的整體溫度場(chǎng)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)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(duì)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(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果之間都存在一定的偏