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玻璃物理钢化急冷工况下瞬态射流冲击换热研究

玻璃物理钢化急冷工况下瞬态射流冲击换热研究

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作者：于平平常州大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：瞬态射流冲击换热流体结构共轭换热玻璃钢化

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基于移动场冲击射流的钢化玻璃传热特性研究

基于移动场冲击射流的钢化玻璃传热特性研究

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作者：吴逸君常州大学

学位级别：硕士

在光伏产业迅猛上升的背景下,钢化玻璃作为太阳能电池重要组件,需考虑其整体质量如透光度、波纹度、平整度和强度等等,才能作为合格的产品投入市场。一般来说,玻璃的钢化难点在于得到高强度的同时,如何保持高平整性。本文提供一种移动... 详细信息

在光伏产业迅猛上升的背景下,钢化玻璃作为太阳能电池重要组件,需考虑其整体质量如透光度、波纹度、平整度和强度等等,才能作为合格的产品投入市场。一般来说,玻璃的钢化难点在于得到高强度的同时,如何保持高平整性。本文提供一种移动场小间距冲击射流方法来研究钢化玻璃的换热特性,从最根本的换热问题来改善质量问题。文中,通过多物理场理论得到场方程组耦合关系,从而实现不同场之间的数据传递。然后在此基础上,建立了单孔和多孔阵列的几何模型,利用冲击射流理论,得到所需的数学模型方程组,并用COMSOL软件进行瞬态仿真模拟。对于单孔射流,研究了板-射流速度比(R)、射流-板间距(H/D)、雷诺数(Re)在热流固三场耦合下的瞬态换热特性的影响规律。其中,R变化范围为0～1、H/D变化范围为0.2～2,Re变化范围为300～30000,对参数作用下的场变化进行了详述。分析表明移动场在小间距时为高速层流,对换热而言强度具有局部提升并且均匀性较好,而对应力而言强度有提升但均匀性下降。对于多孔阵列射流,研究了R、H/D和射流到射流间距(S/D)在热流固三场耦合下的瞬态换热特性的影响规律。其中,固定射流总质量流率()为30.34 kg/h,R变化范围为0～1、H/D变化范围为0.2～2,S/D变化范围为5～10,对参数作用下的场变化进行了详述。分析表明阵列射流在移动场情况下流场较为稳定,换热影响最大的是S/D,并且存在喷射间距H/D的拐点为0.8,应力强度提升,均匀性随S/D减小、孔数目提升而提升。通过对移动场的换热增益分析得出:单孔和多孔之间存在最大的区别在于迎风面和中心射流侧翼绕流,孔数目增多且密集有利于稳定流场,从而加强耦合面换热。此外,移动场表芯形成较大温差,利于钢化玻璃的成型。雷诺数变大在增强换热强度的同时,降低了换热均匀性。速度变大,小间距的表芯换热较好,而大间距急剧降低对流换热强度。故此,R=1和H/D=0.2表现最佳,单孔以Re=10000最好,多孔以S/D=5最好。

关键词：移动场多物理场耦合阵列喷嘴瞬态射流冲击换热钢化成型

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