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《机械科学研究院》 2002年
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Φ1700×7000mm井式炉的温度场模拟研究和优化设计

李贤君  
【摘要】: 本文对φ1700×7000mm大型深井式炉三维瞬态非线性温度场进 行了研究,并利用研究结果对井式炉设计进行优化指导。实际生产表 明,其指导优化设计是成功的,为利用计算机模拟和设计热处理设备 提供了一个新的方法。通过本文的计算和研究,得出结论如下: 1. 针对热处理炉和工件的实际情况,在前人工作的基础上,建立 了热处理炉的三维瞬态非线性温度场模型。并用伽辽金加权余量法推 导其有限元格式,在MARC软件上实现其求解。分析了计算时需要的 网格选取、时间步长的控制、非线性有限元迭代方法的选择。 2. 分别对炉体和其各部分(炉盖、炉壁、炉底)进行了多种方案 的模拟计算,并提出实际设计的优化措施。 (1) 炉口结构较复杂,容易造成热短路和密封不严。靠增加炉盖的 厚度降低表面温升和散热,其效果并不明显,相反会增加蓄热量。提出 优化措施减小热短路和降低炉盖的表面温升。 (2) 单纯靠增加炉衬的厚度来降低炉壁温升是不合适的。采用新型 保温材料可减小表面积,散热随之减少,减少其蓄热量,增加节能效 果,缩短空炉升温时间。在炉外壳外再加一层隔热屏可显著降低炉外 壁温升和表面散热,但增加了蓄热量。 (3) 炉底部应布置加热单元,方可使底部温度分布更合理。 (4) 计算了工件的温度场,工件的位置应放在有效加热区内,吊具的 位置和长短要适中。 4. 根据模拟计算结果,进行了实际的设计和生产制造。并进行了 实验验证,测量了炉温均匀性,确定了有效加热区间,证明模拟结果 是优异的。 本文的创新之处在于: 1. 在MARC软件上实现了大型深井式热处理炉和被加热工件的三 维瞬态非线性温度场模拟计算,计算时考虑了模型中辐射、热物性参 数和换热系数的变化对温度场的影响。 机械料学研冗院北了机电研冗所硕士论文 摘要 2.进5丁了热短路的模拟计算和探讨了炉衬中多种导热系数个问的 异质材料混杂的问题。 3.研究了上件的温度场。 4.井式炉的功率分布和炉体电热元件的排布。 S.进行 厂忧化的 模拟 与设计。
【学位授予单位】:机械科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TG155

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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6 朱冰;低预氧化聚碳硅烷纤维热交联技术的研究[D];国防科学技术大学;2002年
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