銅管井式退火爐流場和溫度場的數值模擬及實驗研究

作者：韓正

摘要：現如今我國經濟發展迅速,推動了全國各行業的快速發展,空調市場作為其中一部分也發展空前,然而最新出現的制冷媒介的使用對空調的質量的要求也越來越高,同時對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,在滿足銅管產量的同時,必須不斷提高銅管產品的質量,生產出高清潔,高性能,高精度和高附加值的產品.由于TP2銅盤管在生產過程中會產生比較明顯的加工硬化現象,因此需要進行成品退火處理以達到銅管的性能要求.TP2銅盤管的力學性能受到成品退火溫度高低的直接影響,成品退火溫度過高比較容易引起銅盤管局部產生溫度過熱的現象,從而在達到再結晶溫度時導致銅盤管內部晶粒迅速長大,降低了成品銅盤管的延伸率.如果成品銅盤管退火溫度過低,則會使得內部的銅盤管因為退火過程中加熱階段或者保溫階段時間不足,導致銅盤管殘余應力無法全部消除,銅盤管的硬度值偏高,不利于后續的冷加工過程.因此,有必要對銅管的成品退火過程中井式退火爐內的氣體流動情況和氣體以及銅盤管的溫度分布情況加以分析,為改進退火工藝和井式退火爐結構提供基礎數據.本文的主要內容如下:⑴根據銅管井式退火爐的退火特點,利用流體動力學軟件FLUENT建立了銅管井式退火爐的實體模型,采用六面體網格,結構混合網格和非結構混合網格劃分了網格,并采用了標準的ek-湍流模型和P-1的輻射模型,最終建立了一個多參考系三維湍流流固耦合傳熱模型,并利用該模型對銅管井式退火爐內流場和流固耦合溫度場進行了模擬.⑵在現場實際測量了在退火過程中銅管井式退火內的所關注點的溫度變化曲線,并與模擬值進行比對,驗證模擬結果的準確性.⑶按數值模擬得到的熱循環曲線對硬態銅管做Gleeble熱模擬實驗,對從現場取得的退火后成品管和Gleeble熱模擬實驗試件進行力學性能拉伸試驗和金相實驗,并對結果進行比對分析,以再次驗證模擬結果的準確性.⑷對現有井式退火爐的結構進行結構改造,通過軟件FLUENT對改造后的退火爐進行數值模擬,以溫度均勻性作為標準,得到井式退火爐較優的結構.展開

關鍵詞：銅管井式退火爐 TP2銅管 成品退火 流場分布 溫度分布 數值模擬 FLUENT