玻璃物理钢化急冷工况下瞬态射流冲击换热研究

作     者：于平平 

作者单位：常州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁建宁

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：瞬态射流冲击换热 流体结构 共轭换热 玻璃钢化 

摘      要：为了实现液晶显示器、太阳能电池等器件的超薄微型化,钢化玻璃也需要满足超薄的要求。射流冲击换热是公认最有效的换热增强技术,广泛应用于各种工程中。小射流到板间距(H/D)和大温差下的瞬态射流冲击换热有利于超薄玻璃的物理钢化。但对于小H/D下的瞬态换热研究很少。因此,本文对小H/D下的瞬态射流冲击换热特性进行了详细的数值研究。对于单孔射流,研究了Re和H/D在瞬态换热特性上的影响规律。其中Re变化范围为20,000-60,000、H/D变化范围为0.2-2。对驻点和边界点Nu的变化规律进行了详细的分析。结果表明在驻点附近随着H/D的降低换热增强而此时边界点处换热是降低的。对于阵列射流,研究了H/D和无量纲射流到射流间距(S/D)在瞬态换热特性上的影响规律。其中固定射流总质量流率(8)?)为30.34 kg/h,H/D变化范围为0.2-1,S/D变化为5,7和10。对不同H/D和S/D在瞬态换热特性和流场上变化规律进行了详细的分析。结果表明阵列射流喷嘴数目在瞬态换热上的影响取决于H/D的变化。随着H/D的降低,在H/D=0.4的位置处存在一转折点。对于空气雾流射流冲击,研究了H/D、喷嘴入口温度和雾流液滴直径在瞬态换热特性上的影响规律。其中H/D变化范围为0.2-1;喷嘴入口温度变化范围为283–303 K;雾流液滴直径变化范围为5–15μm。结果表明淬火时间在空气雾流射流冲击中随着H/D的增加而单调降低,然而对于空气射流而言却存在一转折点。通过对小H/D大温差下瞬态射流冲击换热特性的分析得出:当H/D较小时,淬火时间在空气射流冲击中会存在一转折点,而在空气水雾射流冲击中则呈单调趋势;在空气射流中添加入一定量的水雾可以获得更快的表面冷却,而通过对阵列射流冲击结构参数的优化,可以获得更加均匀的表面换热;在小H/D下的换热增强主要得益于射流偏转和驻点区流体速度增大的影响;此外目前的研究对小H/D下瞬态射流换热特性的研究提供了一定的理论基础。