本文關鍵詞：強化傳熱深孔加工切削液冷卻系統(tǒng)研究

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【摘要】：深孔加工產熱量大，切削液起著冷卻潤滑刀具及輸送切屑的作用，由于切削液長時間循環(huán)使用，導致其溫度升高，影響冷卻效果及加工質量，而切削液的冷卻問題往往被人們忽視，相關的設計理論及方案也比較少，因此，有必要研究深孔加工切削液高效冷卻系統(tǒng)，保證深孔加工的順利進行。 本文首先介紹了傳統(tǒng)切削液冷卻器的特點，并針對應用最廣泛的管殼式冷卻器，分析了其殼程流體的流動特性及傳熱效果，，提出了強化傳熱方向；其次，針對傳統(tǒng)冷卻器的強化傳熱方向，設計了雙向螺旋橢圓結構式換熱管，并從邊界層理論和場協(xié)同理論對管內和管外流體的流動特性進行了分析，探討了強化傳熱機理，分析表明：雙向螺旋橢圓管管內流體的二次流以及管外流體流動產生的縱向旋渦都能夠在一定程度上強化傳熱，為高效冷卻器的研制提供了依據；然后，針對T2120深孔鉆鏜床的實際加工過程，設計了結構簡單、易于清洗的切削液磁性過濾裝置，并以20℃冷卻水冷卻55℃切削液至35℃為例，計算了切削液散熱量，在此基礎上設計了雙向螺旋橢圓管冷卻器；最后，建立了切削液溫度控制系統(tǒng)和冷卻器在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過控制冷卻水流速來控制切削液溫度，通過實時監(jiān)測冷卻水和切削液的流量、溫度和壓力信息來判斷冷卻器的運行狀況。 同時，利用Fluent軟件對雙向螺旋橢圓管冷卻器管程和殼程流體的流動狀態(tài)進行了仿真分析，結果表明：管程和殼程流體在流動過程中都會出現(xiàn)不同程度的擾動，由于二次流的產生，使得流體在流動過程中出現(xiàn)了徑向分速度，從而減薄了壁面的熱邊界層，加強了流體速度場與溫度梯度場的協(xié)同程度，強化了傳熱效果。
【關鍵詞】：切削液 冷卻 強化傳熱 在線監(jiān)測 溫度控制
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG502
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9-12
• 1.2 切削液冷卻系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 課題的提出及意義15-16
• 1.4 本課題主要研究內容16-17
• 2 傳統(tǒng)切削液冷卻器的傳熱特性及強化分析17-25
• 2.1 切削熱對切削過程的影響17-18
• 2.2 熱傳遞的基本過程18-20
• 2.3 傳統(tǒng)切削液冷卻器分類及特點20-22
• 2.4 管殼式冷卻器中流體的流動特性22-24
• 2.5 本章小結24-25
• 3 基于強化傳熱理論的雙向螺旋橢圓管設計及傳熱分析25-47
• 3.1 雙向螺旋橢圓管結構設計25-27
• 3.2 流體流動的基本方程與湍流方程27-32
• 3.3 對流傳熱的強化理論32-39
• 3.3.1 邊界層理論32-34
• 3.3.2 場協(xié)同理論34-39
• 3.4 基于邊界層理論和場協(xié)同理論的雙向螺旋橢圓管傳熱強化分析39-45
• 3.4.1 基于邊界層理論的雙向螺旋橢圓管傳熱強化分析39-41
• 3.4.2 基于場協(xié)同理論的雙向螺旋橢圓管傳熱強化分析41-45
• 3.5 本章小結45-47
• 4 深孔加工切削液冷卻系統(tǒng)設計47-72
• 4.1 T2120 深孔鉆鏜床簡介47-48
• 4.2 深孔切削液過濾及冷卻問題分析48-51
• 4.3 切削液過濾裝置設計51-53
• 4.4 切削液傳熱過程分析及冷卻系統(tǒng)設計53-71
• 4.4.1 雙向螺旋橢圓管冷卻器設計55-64
• 4.4.2 切削液溫度控制系統(tǒng)設計64-68
• 4.4.3 冷卻器在線監(jiān)測系統(tǒng)設計68-71
• 4.5 本章小結71-72
• 5 雙向螺旋橢圓管冷卻器管殼程流體的仿真分析72-84
• 5.1 Fluent 軟件介紹72-73
• 5.2 管程流體的仿真分析73-79
• 5.3 殼程流體的仿真分析79-82
• 5.4 本章小結82-84
• 6 結論與展望84-86
• 6.1 結論84
• 6.2 展望84-86
• 參考文獻86-91
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果91-92
• 致謝92-93

【參考文獻】

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本文編號：1110219