銅管井式退火爐流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究

作者：韓正

摘要：現(xiàn)如今我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,推動(dòng)了全國(guó)各行業(yè)的快速發(fā)展,空調(diào)市場(chǎng)作為其中一部分也發(fā)展空前,然而最新出現(xiàn)的制冷媒介的使用對(duì)空調(diào)的質(zhì)量的要求也越來(lái)越高,同時(shí)對(duì)作為換熱器首選高效傳熱管的TP2銅管也提出了更高的要求.因此,在滿足銅管產(chǎn)量的同時(shí),必須不斷提高銅管產(chǎn)品的質(zhì)量,生產(chǎn)出高清潔,高性能,高精度和高附加值的產(chǎn)品.由于TP2銅盤管在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比較明顯的加工硬化現(xiàn)象,因此需要進(jìn)行成品退火處理以達(dá)到銅管的性能要求.TP2銅盤管的力學(xué)性能受到成品退火溫度高低的直接影響,成品退火溫度過(guò)高比較容易引起銅盤管局部產(chǎn)生溫度過(guò)熱的現(xiàn)象,從而在達(dá)到再結(jié)晶溫度時(shí)導(dǎo)致銅盤管內(nèi)部晶粒迅速長(zhǎng)大,降低了成品銅盤管的延伸率.如果成品銅盤管退火溫度過(guò)低,則會(huì)使得內(nèi)部的銅盤管因?yàn)橥嘶疬^(guò)程中加熱階段或者保溫階段時(shí)間不足,導(dǎo)致銅盤管殘余應(yīng)力無(wú)法全部消除,銅盤管的硬度值偏高,不利于后續(xù)的冷加工過(guò)程.因此,有必要對(duì)銅管的成品退火過(guò)程中井式退火爐內(nèi)的氣體流動(dòng)情況和氣體以及銅盤管的溫度分布情況加以分析,為改進(jìn)退火工藝和井式退火爐結(jié)構(gòu)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).本文的主要內(nèi)容如下:⑴根據(jù)銅管井式退火爐的退火特點(diǎn),利用流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT建立了銅管井式退火爐的實(shí)體模型,采用六面體網(wǎng)格,結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格劃分了網(wǎng)格,并采用了標(biāo)準(zhǔn)的ek-湍流模型和P-1的輻射模型,最終建立了一個(gè)多參考系三維湍流流固耦合傳熱模型,并利用該模型對(duì)銅管井式退火爐內(nèi)流場(chǎng)和流固耦合溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬.⑵在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量了在退火過(guò)程中銅管井式退火內(nèi)的所關(guān)注點(diǎn)的溫度變化曲線,并與模擬值進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性.⑶按數(shù)值模擬得到的熱循環(huán)曲線對(duì)硬態(tài)銅管做Gleeble熱模擬實(shí)驗(yàn),對(duì)從現(xiàn)場(chǎng)取得的退火后成品管和Gleeble熱模擬實(shí)驗(yàn)試件進(jìn)行力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)和金相實(shí)驗(yàn),并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析,以再次驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性.⑷對(duì)現(xiàn)有井式退火爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,通過(guò)軟件FLUENT對(duì)改造后的退火爐進(jìn)行數(shù)值模擬,以溫度均勻性作為標(biāo)準(zhǔn),得到井式退火爐較優(yōu)的結(jié)構(gòu).展開

關(guān)鍵詞：銅管井式退火爐 TP2銅管 成品退火 流場(chǎng)分布 溫度分布 數(shù)值模擬 FLUENT