吊重法测蒸汽膜厚度(一)

经过分析对比,提出了用蒸汽膜对试样的上浮力计算蒸汽膜厚度的蒸汽膜厚度测量法.确定了适合的试样.选用电子吊秤测量吊重.以匀速冷却液和60SN基础油作为冷却介质.试验中用两部摄像机分别记录了试样表面状况和吊重变化.用试验结果计算出试样温度在600℃附近时,在匀速冷却液中蒸汽膜厚度为0.2 mm,而在60SN基础油中蒸汽膜厚度为0.1 mm.试验结果验证了蒸汽膜随试样温度降低而减薄的变化规律.确定了蒸汽膜厚度,诱导锥的最低高度和隔离堤的最大缝隙也就确定了下来.用测算出的蒸汽膜厚度值解释了淬火介质的冷却特性曲线上油性介质在蒸汽膜阶段的冷却速度比水生介质的约大一倍的原因.     

蒸汽膜内气体的流动规律(二)

4 蒸汽膜内气体流动中的自组织现象 接下来的讨论涉及到自组织现象.考虑到热处理领域还没有见到过这方面的报导,本文先对自组织现象做一个简单的介绍.     

淬火冷却中工件的正放与斜放(一)

摄像记录了多种试样以正放和不同的斜放方式在油中淬火的冷却过程.研究对比了不同放置方式下试样冷却的快慢和冷却的均匀性.结果表明,和试样正放相比,试样斜放冷却得既快而又均匀.冷却过程中,在水平向下的表面上观测到倒立的气体堆.倒立气体堆的存在极大地减慢了所在表面的冷却速度,在工件上造成了很大的温度差.推测了倒立气体堆的形成机理和演变过程.提出了防止出现倒立气体堆的方法.蒸汽膜内气体的流动规律和中间阶段特性是引起上述现象和差异的原因.它们对试样淬火冷却效果的影响可归结成两类:一是在工件上造成了显著的相对厚度差,二是使形状对称的工件得不到具有相似对称关系的冷却效果.     

水平向下表面蒸汽膜内气体的流动规律

<正>上方是高温的工件表面,下方是温度约为介质沸点的液面。因此,水平向下表面蒸汽膜内气体温度分布的特点是:上方高,而下方低。这样的温度分布使气体之间不可能发生自发的对流。但是,在冷却初期,当与上方侧面蒸汽膜相通时,靠上方蒸汽膜内的层流层带动,紧挨高温表面,因此温度最高的一层热气体仍然可能绕过边角进入侧面的层流层中,由此带动底平面以下气体水平的放射状流动。随后,为弥补顶层气体流失造成的空     

水平向上表面蒸汽膜内气体的流动规律

<正>水平向上表面蒸汽膜内气体的特点是:接触冷却介质的外层气体在上方,而接触高温表面的内层气体在下方。假如是孤立的蒸汽膜区,因上方被冷气体覆盖着,下方的热气体是无法向上流动的。所在表面只能通过传导和辐射向外散热。但是,这种平衡不稳定。当内外层气体的温差(△T)超过一定值后,通过随机扰动的触发,可开始气体的互动。再经过短时间的发展变化,会形成与其△T相适应的循环对流形式。△T的值越大,循环对流越剧烈,它的散热作用也越强。工件入液之初,靠下     

沸腾冷却区的宽度及其传达的信息

用摄像记录了液态介质中冷却时试样表面的冷却情况.试验发现,在液态介质中淬火时,试样表面的沸腾冷却是在呈带状的沸腾冷却区扫过的过程中完成的.这类沸腾冷却区通常多很窄,因此工件表面上任何部分经历沸腾冷却的时间都很短,靠沸腾冷却方式降低的温度都不多.淬火冷却中,从工件表面出现第一个超前扩展点开始,到蒸汽膜区完全消失为止的很长一段时间内,三种散热方式共同存在;其中,蒸汽膜冷却方式和与对流冷却方式对工件淬火冷却的贡献都比沸腾冷却的要大.     

超前扩展点的诱导

用人为的方法,在表面温度高于T1时产生超前扩展点的做法叫做超前扩展点的诱导.用液态介质中冷却的四阶段理论分析指出:通过诱导产生超前扩展点可以克服自然超前扩展点的随机性,可以提高工件获得的冷却速度,还可以减小工件上的冷却速度差异.提出了两种诱导超前扩展点的方法:诱导锥法和冲液法.用实际的诱导试验演示了这两种方法的诱导效果.超前扩展点的诱导将成为精细淬火冷却技术中的一项基本方法.     

隔离堤法的提出与实验验证

交界线借用和交界线扩展是工件在液态介质中淬火冷却时经常发生的事情.为防止交界线的扩展和借用,提出了隔离堤法.为证实隔离堤的作用,做了6个不同的验证试验.试验证明了隔离堤具有防止交界线扩展的作用,而隔离堤本身却不会诱导超前扩展点.分析了隔离堤防止交界线扩展的作用机理.最后展望了隔离堤法在精细淬火冷却技术中的作用.     

交界线借用挑战有效厚度观念

运用液态淬火介质中冷却的四阶段理论分析得出:在工件淬火冷却过程中,交界线借用应当是非常普遍的现象.工件上较厚大部分可以借用相邻部分已有的交界线,直接由蒸汽膜阶段进入中间阶段的交界线扩展期.由于省略了超前扩展点的形成期,交界线借用可以明显增大工件获得的冷却速度.这与建立在三阶段理论基础上的有效厚度观念是相矛盾的.通过两组实验,分别演示了交界线借用能提早结束厚度更大试样的蒸汽膜阶段,以及能使更厚大试样获得更高的淬火硬度的现象.由此可以认为,交界线借用动摇了传统的有效厚度观念.     

冷却介质对40Cr钢汽车前轴淬火过程组织演变及变形行为的影响

使用数值仿真的方法对40Cr钢汽车前轴淬火时组织场的演变和变形行为进行定量表征,通过构建多物理场耦合模型,分析了汽车前轴在不同冷却介质下进行淬火时组织场的变化规律,讨论了冷却介质对其变形行为的影响。结果表明：使用15%浓度的聚烷二醇聚合物(PAG)作为冷却介质,汽车前轴淬火后平均硬度约为44.65 HRC,轴头平均变形量约为0.122 mm,优于使用油和水冷却,这是由于全奥氏体化前轴在PAG溶液里形成的蒸汽膜随冷却时间延长而变厚,最后只能通过对流传热,致使高温冷却较快而低温冷却较慢,得到淬透性好、变形量较小的汽车前轴。     

纯水液压锥阀阀口流场气穴的CFD研究

对纯水液压锥阀阀口流场气穴进行了数学建模,并用FLUENT软件进行了仿真分析,从而得到气穴发生的程度与流场压力分布之间的关系.通过分析发现,如对阀座和阀芯的结构进行改进,可以明显减小负压值与气穴发生的程度.     

天然气在吸热式气氛制备上的应用及流量模型的建立

液化气价格的上涨以及其储存站的消防安全隐患,使得天然气替代液化气作为热处理原料气已成为热处理行业发展的趋势.本文针对天然气在吸热式气氛制备上的应用,从工艺原理上进行了理论分析,同时建立吸热式气氛发生装置原料气入口流量模型,为天然气改造工程中管道的选择提供理论依据.     

转炉煤气柜柜内钢结构的腐蚀原因

对转炉煤气柜内腐蚀介质与腐蚀产物进行分析,探讨了柜内钢结构腐蚀的原因与机理。结果表明:柜内碳钢表面腐蚀产物主要由FeCO_3及少量铁氧化物和CaCO_3组成,煤气冷凝水中含有大量的HCO_3~-及Cl-等腐蚀性离子,因此气柜内钢结构腐蚀主要是由CO_2引起的,CO_2溶于冷凝水后,在碳钢表面形成一层弱酸性腐蚀液膜,使得钢结构表面发生了CO_2均匀腐蚀。由于柜内煤气温度较低,形成的腐蚀产物疏松,使得氧气、Cl~-等能渗透到碳钢表面,加速局部腐蚀,使得气柜侧壁及底板表面出现许多腐蚀孔洞。     

氨气流量对碳氮共渗炉气碳势的影响

分析了碳氮共渗时炉气碳势不稳定的原因，通过试验找出了碳势和氧电势之间的对应关系，并提出了碳势控制的方法。     

关于输气管线内衬聚乙烯管可防止其腐蚀的商榷

本文参照德国一实例，即利用多种类型PE衬层，在一定温差及有气体扩散阻挡层和无气体扩散阻挡层的条件下，详细地叙述了高压酸性气体对其进行长期渗透作用的试验。结果显示：水蒸气和腐蚀性气体（如H2S）的渗透作用是不能忽视的，甚至当PE层为5mm时亦有一定渗透性；此外，在衬层底部尚产生了化学腐蚀作用，从而促使人们必须考虑须正确选择PE下边的防腐底层。     

发生炉煤气流量调节方案的选择

以某工程为例,从生产运行和经济效益方面,阐述了煤气流量调节的必要性,提出了煤气流量调节的处理措施,并进行了技术分析和经济比较。     

含酸性溶解气的气液两相流管道流致腐蚀模拟

目的 研究天然气输送管道中的酸性溶解气(CO2)与水相冲刷作用共同影响下形成的流致腐蚀(FAC)现象。方法 基于计算流体力学理论,确定了不同条件下影响流致腐蚀的气液体积分数和壁面剪应力分布情况。结果 对于上倾管道,水相主要积聚在管道底部,并且水相的积聚厚度与流速呈反比、与含水率呈正比。当流速小于3 m/s、含水率大于30%时,水相会发生回流现象,即弯管前、后直管段的液体会向弯管处积聚,从而使弯管处积聚水相的厚度大幅度增加。对于下倾管道,水相积聚的位置及与流速和含水率的关系与上倾管道相同,区别在于下倾管道并未出现回流现象。相同条件下,上倾管道的壁面剪切力始终大于下倾管道。当含水率与弯曲角度恒定时,上倾管道的最大剪切力出现在弯管底部,但随着流速的增加,最大壁面剪切力逐渐向弯管后直管段迁移,而下倾管道的最大壁面剪切力出现在弯管的顶部且不随流速的增加而发生变化。当流速和弯曲角度恒定时,上倾管道与下倾管道的最大壁面剪切力规律与含水率恒定的规律相同。当流速与含水率恒定时,弯曲角度对上倾管道壁面剪切力的影响较大,对下倾管道的影响较小;对于上倾管道,随着弯曲角度的增大,最大壁面剪切力的集中位置由弯管底部逐渐向弯管后直管段延伸且遍布管道周身;对于下倾管道,最大壁面剪切力主要集中在弯管及弯管后直管段的顶部,并且随着弯曲角度的增加,数值有所增大而位置不变。结论 通过分析积聚水相分布和壁面剪切力集中位置可知,上倾管道两者作用区域近似重合,即会受到严重的流致腐蚀影响;下倾管道两者作用区域并不重合,管道的上部主要受局部冲刷腐蚀的影响,下部主要受局部电化学腐蚀的影响,即下倾管道不会受到流致腐蚀的影响。     

Three Types of Two-Phase Surface Tensions of Stratified Vapor and Fluid inside a Slitlike Pore with Rough Walls

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces - Three types of two-phase interfaces (vapor–liquid, solid–vapor, and solid–liquid) are considered in the “vapor and...     

充液阀气液两相流的流场仿真分析

针对陶瓷砖压机上充液阀在快速下行过程中产生较大的振动,需要对其运行快速性和稳定性进行分析。分析充液阀进出口压差为0.2 MPa,气体体积率分别为10%和50%,及气体体积率为20%、压差为0.15 MPa时的流场分布,与理论计算值进行对比,验证所建立的三维流体模型的正确性。对优化后的充液阀结构进行流场分析,结果表明该结构能够为充液阀设计、结构优化提供一定的参考。