本文關(guān)鍵詞：金剛石制品熱壓燒結(jié)機(jī)基于能耗分析的結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)與優(yōu)化

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【摘要】：熱壓燒結(jié)機(jī)是金剛石制品尤其是金剛石鋸片刀頭、金剛石磨輪、金剛石模塊及其他金剛石節(jié)塊制品的熱壓成型加工的必需裝備。國(guó)內(nèi)熱壓燒結(jié)機(jī)一直存在能耗高、銅電極易氧化燒損等問(wèn)題,因此對(duì)熱壓燒結(jié)機(jī)展開(kāi)系統(tǒng)的能耗測(cè)量,探索其節(jié)能設(shè)計(jì)方法具有重要的工程意義和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本文以SM80型金剛石制品熱壓燒結(jié)機(jī)能耗和電極結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,采用試驗(yàn)法和仿真法對(duì)熱壓燒結(jié)機(jī)節(jié)能降耗方案進(jìn)行探索研究。利用SolidWorks軟件對(duì)熱壓燒結(jié)機(jī)燒結(jié)部件進(jìn)行三維建模,運(yùn)用ANSYS仿真軟件對(duì)保溫工況下不同節(jié)能改進(jìn)后的溫度場(chǎng)進(jìn)行流固電熱耦合仿真分析,主要如下:(1)分析了熱壓燒結(jié)機(jī)能量收支分布,根據(jù)能量支出項(xiàng)特點(diǎn)分別設(shè)計(jì)測(cè)量方案。在SM80型熱壓燒結(jié)機(jī)的基礎(chǔ)上,對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),增加測(cè)量用水塊,搭建完成了試驗(yàn)平臺(tái)。該試驗(yàn)平臺(tái)工作穩(wěn)定,各測(cè)量?jī)x器精度均滿足本次實(shí)驗(yàn)的測(cè)試要求。(2)分析了不同工況下熱壓燒結(jié)過(guò)程中的熱傳遞路徑,確定最佳測(cè)量工況并進(jìn)行能耗測(cè)試測(cè)量試驗(yàn)。試驗(yàn)確定了熱壓燒結(jié)機(jī)的能耗分布以及燒結(jié)體的溫度場(chǎng)分布,試驗(yàn)結(jié)果表明:冷卻系統(tǒng)能耗最大,占總能耗的78.02%。(3)針對(duì)水冷系統(tǒng)能耗較高的情況,分別對(duì)石墨電極、中間隔熱層、銅電極提出了節(jié)能電極設(shè)計(jì)。具體為:內(nèi)凹式電極設(shè)計(jì),組合式電極設(shè)計(jì)和填充式電極設(shè)計(jì)。(4)對(duì)熱壓燒結(jié)機(jī)和節(jié)能改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)行溫度場(chǎng)仿真分析和尺寸優(yōu)化分析。結(jié)果表明:組合式電極和填充式電極均可以降低銅電極上表面的平均溫度,且填充式設(shè)計(jì)效果優(yōu)于組合式設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：熱壓燒結(jié)機(jī) 能耗分析 電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化 冷卻系統(tǒng) 數(shù)字仿真分析
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ163
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題提出與背景10-11
• 1.2 熱壓燒結(jié)機(jī)研究發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 燒結(jié)設(shè)備現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 熱壓燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.3 熱壓燒結(jié)機(jī)節(jié)能研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容15-18
• 1.3.1 主要工作16-17
• 1.3.2 技術(shù)路線17-18
• 2 熱壓燒結(jié)機(jī)能耗分布測(cè)定試驗(yàn)設(shè)計(jì)18-33
• 2.1 傳熱學(xué)基本理論18-21
• 2.1.1 導(dǎo)熱微分方程19
• 2.1.2 對(duì)流換熱微分方程`19-20
• 2.1.3 輻射換熱微分方程20-21
• 2.2 熱壓燒結(jié)機(jī)能耗分析21-22
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法22-31
• 2.3.1 熱壓燒結(jié)機(jī)測(cè)試測(cè)量總方案22-24
• 2.3.2 變壓器能耗測(cè)量方案24-26
• 2.3.3 紫銅帶能耗測(cè)量方案26
• 2.3.4 冷卻水能耗測(cè)量方案26-29
• 2.3.5 燒結(jié)體能耗測(cè)量方案29-31
• 本章小結(jié)31-33
• 3 熱能分布測(cè)試結(jié)果與分析33-44
• 3.1 燒結(jié)體傳熱路徑分析33-36
• 3.1.1 傳熱路徑分析33-35
• 3.1.2 熱壓燒結(jié)機(jī)工況35-36
• 3.2 變壓器與連接銅帶36-37
• 3.3 冷卻系統(tǒng)37-38
• 3.4 燒結(jié)體溫度場(chǎng)38-40
• 3.5 熱輻射及熱對(duì)流能耗計(jì)算40-42
• 3.6 實(shí)驗(yàn)總結(jié)42-43
• 本章小結(jié)43-44
• 4 熱壓燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)及優(yōu)化仿真44-62
• 4.1 節(jié)能分析44-47
• 4.2 熱壓燒結(jié)機(jī)節(jié)能改進(jìn)構(gòu)型設(shè)計(jì)47-50
• 4.2.1 內(nèi)凹式電極設(shè)計(jì)47-48
• 4.2.2 組合式電極設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.3 填充式電極設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 熱壓燒結(jié)機(jī)溫度場(chǎng)仿真分析50-54
• 4.3.1 物理模型建立50-52
• 4.3.2 三維網(wǎng)格劃分52-53
• 4.3.3 邊界條件設(shè)定53-54
• 4.4 燒結(jié)體溫度場(chǎng)仿真結(jié)果54-57
• 4.4.1 熱壓燒結(jié)機(jī)溫度場(chǎng)仿真54-55
• 4.4.2 組合式電極設(shè)計(jì)仿真55-56
• 4.4.3 填充式電極設(shè)計(jì)仿真56-57
• 4.5 優(yōu)化分析57-60
• 4.5.1 石墨電極優(yōu)化分析57-58
• 4.5.2 組合式電極優(yōu)化分析58-59
• 4.5.3 填充式電極優(yōu)化分析59-60
• 本章小結(jié)60-62
• 5 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 作者簡(jiǎn)介68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69

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1 黃啟忠，肖漢寧，石強(qiáng)，劉寒，，杜海清;熱壓燒結(jié)C-B_4C-SiC復(fù)合材料及其性能[J];碳素;1994年02期

2 德·白鶴納施-阿松朗,張穎;熱壓燒結(jié)——理解燒結(jié)機(jī)理的新途徑[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);1988年04期

3 施劍林,楊芝洲,林祖~

本文編號(hào)：647143