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用，然而其對材料的作用機理問題還存在爭議，需要進一步進行研究，而分析其中的傳熱問題是機理探索的基礎之一。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沸騰實驗結果、反傳熱方法的研究進展，以及本課題的研究基礎等背景。第二章基于反傳熱方法原理及考慮顯式有限差分法的應用限制，編寫了用于計算一維導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時間進行了估測。對不銹鋼塊不同朝向時各測點的溫度變化情況進行了測量，并利用反傳熱程序?qū)?/p>

3、驗數(shù)據(jù)進行分析，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)進行分段擬合以及修正后再分段擬合等方法獲得相關表達式。 最后為驗證上述換熱系數(shù)的準確性，對兩個不同測試對象的整體溫度場分別進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，并將兩者的結果進行了對比分析。結果表明，根據(jù)五種不同方法得到的換熱系數(shù)的模擬結果與實驗測量結果之間都存在一定的偏