為了測量7A85鋁合金表面換熱系數(shù)以及優(yōu)化反傳熱法計(jì)算表面換熱系數(shù)的偏差,利用精密測溫儀（GL900）對(duì)7A85鋁合金片狀試樣進(jìn)行了淬火冷卻曲線測量,測量點(diǎn)A和B距端面間距為20 mm和40 mm。使用激光導(dǎo)熱儀測量了在30～500℃之間試樣的比熱容,并進(jìn)行了線性擬合。隨后通過有限差分法外推得到端面冷卻曲線,進(jìn)而計(jì)算出表面換熱系數(shù)。結(jié)果表明,使用室溫比熱容數(shù)據(jù)計(jì)算得到的端面淬火冷卻曲線比實(shí)際曲線高,使用線性擬合后的比熱容計(jì)算得到的端面淬火溫度更準(zhǔn)確。7A85鋁合金端面換熱系數(shù)隨著溫度降低,先增大后出現(xiàn)波動(dòng)段,最終降低,在270℃時(shí)的最大表面換熱系數(shù)為2250 W·m-2·℃-1。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

試驗(yàn)裝置示意圖

試驗(yàn)測量的試樣A和B點(diǎn)的冷卻曲線如圖2所示。由圖可知，A、B兩個(gè)測量點(diǎn)的溫度隨時(shí)間逐漸降低，450s后降至室溫20℃。A點(diǎn)靠近冷卻介質(zhì)水，相比B點(diǎn)，降溫開始時(shí)間較早，如圖2中虛線a所示，保持在b曲線下方。由圖中曲線的變化可知，冷卻速率經(jīng)歷了先增大后減小的過程，在100℃附近，冷卻速率達(dá)到極值。這是因?yàn)槔鋮s初期，試樣與冷卻水溫差較大，熱傳導(dǎo)較大，冷卻速率逐漸增大，達(dá)到極值后，試樣溫度與冷卻水溫之間的溫差縮小，散熱減緩，冷卻速率逐漸降低。計(jì)算端面換熱系數(shù)需要端面冷卻曲線，而端面冷卻曲線不能直接測量，需要通過有限差分法進(jìn)行間接推導(dǎo)。A、B兩點(diǎn)從固溶溫度開始每隔0.1s的實(shí)時(shí)溫度值TAt和TBt，以及TAt相鄰的下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)TAt+Δt，依次代入公式（1），直到溫度降為室溫。求得淬火試樣端面在t時(shí)刻的溫度Tst，并繪制成冷卻曲線。然后把Tst從最高溫到室溫所有數(shù)據(jù)依次代入式（2），求得在整個(gè)降溫范圍內(nèi)的換熱系數(shù)hwt。式（1）和（2）如下。

式中：C為比熱容，J/（g·K);T為測試溫度，℃。將上述參數(shù)代入式（1），結(jié)合A和B點(diǎn)的冷卻曲線，應(yīng)用有限元差分法進(jìn)行推導(dǎo)得到試樣端面淬火冷卻曲線（圖4）。端面冷卻曲線的變化規(guī)律與A和B點(diǎn)的冷卻曲線相似，但是在相同測量時(shí)間點(diǎn)，端面溫度更低，符合淬火冷卻規(guī)律。虛線為室溫下比熱容（1.240J·g-1·K-1）代入公式計(jì)算的冷卻曲線，實(shí)線是比熱容修正后的冷卻曲線。真實(shí)的端面冷卻曲線向下移動(dòng)，這是因?yàn)殡S著溫度降低，TAt+Δt小于TAt，所以端面溫度Tst與比熱容是負(fù)相關(guān)關(guān)系，高溫時(shí)比熱容較大，對(duì)應(yīng)的端面溫度反而較小。在冷卻的后期，溫度接近室溫，比熱容修正的影響較小，兩條曲線基本重合。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3492221