铜管井式退火炉流场和温度场的数值模拟及实验研究

作者：韩正

摘要：现如今我国经济发展迅速,推动了全国各行业的快速发展,空调市场作为其中一部分也发展空前,然而最新出现的制冷媒介的使用对空调的质量的要求也越来越高,同时对作为换热器首选高效传热管的TP2铜管也提出了更高的要求.因此,在满足铜管产量的同时,必须不断提高铜管产品的质量,生产出高清洁,高性能,高精度和高附加值的产品.由于TP2铜盘管在生产过程中会产生比较明显的加工硬化现象,因此需要进行成品退火处理以达到铜管的性能要求.TP2铜盘管的力学性能受到成品退火温度高低的直接影响,成品退火温度过高比较容易引起铜盘管局部产生温度过热的现象,从而在达到再结晶温度时导致铜盘管内部晶粒迅速长大,降低了成品铜盘管的延伸率.如果成品铜盘管退火温度过低,则会使得内部的铜盘管因为退火过程中加热阶段或者保温阶段时间不足,导致铜盘管残余应力无法全部消除,铜盘管的硬度值偏高,不利于后续的冷加工过程.因此,有必要对铜管的成品退火过程中井式退火炉内的气体流动情况和气体以及铜盘管的温度分布情况加以分析,为改进退火工艺和井式退火炉结构提供基础数据.本文的主要内容如下:⑴根据铜管井式退火炉的退火特点,利用流体动力学软件FLUENT建立了铜管井式退火炉的实体模型,采用六面体网格,结构混合网格和非结构混合网格划分了网格,并采用了标准的ek-湍流模型和P-1的辐射模型,最终建立了一个多参考系三维湍流流固耦合传热模型,并利用该模型对铜管井式退火炉内流场和流固耦合温度场进行了模拟.⑵在现场实际测量了在退火过程中铜管井式退火内的所关注点的温度变化曲线,并与模拟值进行比对,验证模拟结果的准确性.⑶按数值模拟得到的热循环曲线对硬态铜管做Gleeble热模拟实验,对从现场取得的退火后成品管和Gleeble热模拟实验试件进行力学性能拉伸试验和金相实验,并对结果进行比对分析,以再次验证模拟结果的准确性.⑷对现有井式退火炉的结构进行结构改造,通过软件FLUENT对改造后的退火炉进行数值模拟,以温度均匀性作为标准,得到井式退火炉较优的结构.展开

关键词：铜管井式退火炉 TP2铜管 成品退火 流场分布 温度分布 数值模拟 FLUENT