界面換熱

界面換熱也稱為表面換熱，是指冷熱兩種流體在管（板）的兩側流動，通過管壁（板面）進行換熱。這種換熱方式比較方便，不用換熱前的混合和換熱後的分離，從時間和工藝上節省了生產成本，換熱效率高，提高了生產效率。與直接換熱、蓄熱換熱比，界面換熱是套用最為廣泛的換熱方式。

基本介紹

• 中文名：界面換熱
• 外文名：interfacialheat exchange; interfaciaI heat transfer
• 基本釋義：冷熱兩種流體在管壁兩側流動換熱
• 分類：熱力學
• 領域：能源
• 學科：物理化學

壓鑄過程簡介

鋁合金壓鑄過程計算機數值模擬技術對於邊界條件有著很強的依賴關係，邊界條件的稍作修改可能會導致計算結果產生本質的區別，從而直接影響了後續的分析和研究。尤其在以界面換熱係數作為邊界條件的數值模擬問題上，這種影響就更加明顯。在實際的模擬計算過程中，很多的情況下，對於界面換熱係數只是採用一個猜測值，這種近似在一些傳熱比較緩慢的鑄造過程下帶來的計算誤差並不大，但是對於像壓鑄等這種界面熱流和換熱係數變化比較劇烈的鑄造過程，這種近似帶來的誤差就很大，甚至會導致求解結果的嚴重失真。因此，獲得精確的界面換熱係數，對於實際的壓鑄過程模擬計算具有重要的套用價值和參考意義。

壓鑄實驗舉例

文獻採用“階梯”鑄件,設計了壓鑄過程模具溫度測量的實驗方案並進行了壓鑄實驗。以實驗中測得的鑄型內部不同位置的溫度為基礎，採用熱傳導反算法求解了壓鑄過程中鑄件/鑄型界面熱流以及換熱係數，分析了鑄件的厚度對於界面熱流以及換熱係數的影響，結果表明:壓鑄過程鑄件/鑄型界面熱流或是換熱係數隨著壓射過程的進行迅速升高直至最大值，然後隨著凝固過程的進行而減小。同時,鑄件的不同厚度部位與鑄型之間的界面熱流和換熱係數的變化規律也不同，隨著鑄件厚度的增大，鑄件/鑄型之間的界面熱流和換熱係數峰值均減小,但是界面熱流和換熱係數較大值保持的時間則逐漸增大。

文獻則綜述了鑄造過程中鑄件/鑄型界面換熱行為的研究，重點對壓鑄過程進行闡述。介紹作者在壓鑄過程界面換熱行為研究方面的工作進展。研究表明，壓鑄過程鑄件-鑄型界面換熱係數是一個隨著鑄件厚度、工藝參數以及合金等因素變化的量，同時，換熱係數與鑄件凝固速率之間存線上形關係h=ηv+ω，其中，η、ω為與鑄型初始溫度、鑄件厚度以及鑄件、鑄型熱物性參數相關的參數。

邊界條件的設定對鑄造過程計算機模擬結果的精確性有很大影響。作為邊界條件之一的界面換熱係數設定非常重要，但這方面的數據相當缺乏，設定時通常設為常數。這與界面換熱係數隨時間和接觸狀況的複雜性不符。國內外對鑄件/鑄型界面換熱係數作了一些研究，主要集中在外界面，內界面換熱研究很少。為了更好地研究鑄件/鑄型內界面的換熱係數,文獻設計了一套可測量較高溫度下界面換熱係數的裝置來研究鑄件收縮包緊力對鑄件/鑄型內芯界面換熱係數的影響規律，並重點研究了A356/H13鋼在熱力耦合下的界面換熱係數隨溫度和接觸載荷的變化規律，研究結果表明: 所測量的溫度和載荷範圍內，A356/H13鋼界面換熱係數隨著溫度和載荷的增加而呈增大趨勢；界面溫差的大小與換熱係數成反比關係；隨著界面載荷的增大，曲線出現了“拐點”，當界面載荷達到“拐點”時，界面換熱係數對載荷的敏感性下降，曲線開始變得平緩。說明載荷與界面換熱係數不是成簡單的比例關係。