發(fā)布時(shí)間：2020-06-26 10:23

【摘要】：內(nèi)熱式真空爐采用了先進(jìn)的工藝技術(shù),具有流程短、能耗低、污染少、設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、金屬回收率高等優(yōu)點(diǎn),適用于多種二元合金的分離,是研制新材料和有色金屬冶煉的重要設(shè)備。但由于真空爐內(nèi)的溫度難以準(zhǔn)確測(cè)量,爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布不明確,缺乏對(duì)真空爐溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)建模研究等因素的影響,一直制約著真空冶金爐的快速發(fā)展。針對(duì)內(nèi)熱式真空爐,需要研究如何實(shí)時(shí)掌握爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布情況、如何提高溫度控制的準(zhǔn)確性及溫度隨反應(yīng)如何變化等問(wèn)題,因此對(duì)真空爐進(jìn)行溫度場(chǎng)的機(jī)理研究非常重要。金屬在達(dá)到某一溫度產(chǎn)生相變是二元合金分離的原理,為了探索利用內(nèi)熱式真空爐分離不同合金時(shí)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布及變化情況,有必要研究在空負(fù)載情況下?tīng)t內(nèi)溫度場(chǎng)的分布情況。以小型內(nèi)熱式真空爐為研究對(duì)象,利用有限元法等數(shù)學(xué)方法建立真空爐溫度場(chǎng)分布的模型,并通過(guò)ANSYS軟件對(duì)模型進(jìn)行仿真,計(jì)算出真空爐進(jìn)入保溫階段時(shí),爐內(nèi)溫度分布云圖和相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的溫度值。同時(shí)對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后,與對(duì)應(yīng)的仿真節(jié)點(diǎn)計(jì)算值對(duì)比分析,結(jié)果表明：三個(gè)節(jié)點(diǎn)所在的等溫面仿真計(jì)算溫度值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值最大相對(duì)誤差為3.696%；最小相對(duì)誤差為0.506%；平均相對(duì)誤差為1.909%。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比,驗(yàn)證了真空爐模型仿真方法的正確性,可為加入不同反應(yīng)料的真空爐溫度場(chǎng)分析提供方法,亦可推廣到大型真空冶煉爐溫度場(chǎng)研究中。另外,根據(jù)真空冶金的工藝要求對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)進(jìn)行均勻性測(cè)定,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：T1等溫面上4個(gè)測(cè)量點(diǎn)處溫度均勻性最好；T2等溫面上4個(gè)測(cè)量點(diǎn)處溫度均勻性最差。分析得出溫度控制品質(zhì)差是造成溫度場(chǎng)均勻性差的主要因素之一,通過(guò)實(shí)驗(yàn)法建模求出傳遞函數(shù),并提出真空爐多點(diǎn)平均溫度反饋控制系統(tǒng),采用Smith預(yù)估補(bǔ)償控制器以提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制效果,從而改善溫度場(chǎng)均勻性。在了解了空負(fù)載下內(nèi)熱式真空爐溫度場(chǎng)的分布情況后,可以進(jìn)一步完善現(xiàn)有的溫度檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng),獲得更全面有效的數(shù)據(jù),對(duì)不同金屬的真空冶煉反應(yīng)機(jī)理研究和真空爐工藝參數(shù)的優(yōu)化研究具有一定的意義。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TF131
【圖文】：

邐（出部分測(cè)試節(jié)點(diǎn)溫度計(jì)算結(jié)果逡逑圖３．５真空爐模型熱福射仿真圖（右半主視圖°Ｃ）逡逑圖３．５（ｂ）所示的熱福射溫度場(chǎng)分布云圖結(jié)果表明：爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)分布近似由逡逑加熱體到爐壁徑向降低，從上至下溫度呈降低趨勢(shì)。由圖３．５（巧知，節(jié)點(diǎn)Ｔ１，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３在保溫階段的仿真計(jì)算結(jié)果分別為８７３．２３４ｒ，邋８２６．４７７ｒ，７９２．３０６°Ｃ。逡逑３．３本章小結(jié)逡逑根據(jù)ＨＢ５４２５－８９對(duì)溫度場(chǎng)測(cè)試方法，對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行合理布置，并通過(guò)增加６逡逑個(gè)測(cè)試點(diǎn)來(lái)提高測(cè)量精度。利用ＡＮＳＹＳ１４．０對(duì)真空爐進(jìn)行熱力學(xué)分析，建立物逡逑理仿真模型并將冷凝罩內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)對(duì)模型做了暇設(shè)約定。簡(jiǎn)化模型后對(duì)逡逑真空爐進(jìn)行仿真，得到的熱福射溫度場(chǎng)分布云圖，結(jié)果表明：爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)分布逡逑近似由加熱體到爐壁徑向降低，從上至下溫度呈降低趨勢(shì)。并得知等溫面Ｔ１、逡逑Ｔ２、Ｔ３邋的仿真計(jì)算結(jié)果分別為邋８７３．４３’Ｃ

邐（出部分測(cè)試節(jié)點(diǎn)溫度計(jì)算結(jié)果逡逑圖３．５真空爐模型熱福射仿真圖（右半主視圖°Ｃ）逡逑圖３．５（ｂ）所示的熱福射溫度場(chǎng)分布云圖結(jié)果表明：爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)分布近似由逡逑加熱體到爐壁徑向降低，從上至下溫度呈降低趨勢(shì)。由圖３．５（巧知，節(jié)點(diǎn)Ｔ１，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３在保溫階段的仿真計(jì)算結(jié)果分別為８７３．２３４ｒ，邋８２６．４７７ｒ，７９２．３０６°Ｃ。逡逑３．３本章小結(jié)逡逑根據(jù)ＨＢ５４２５－８９對(duì)溫度場(chǎng)測(cè)試方法，對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行合理布置，并通過(guò)增加６逡逑個(gè)測(cè)試點(diǎn)來(lái)提高測(cè)量精度。利用ＡＮＳＹＳ１４．０對(duì)真空爐進(jìn)行熱力學(xué)分析，建立物逡逑理仿真模型并將冷凝罩內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)對(duì)模型做了暇設(shè)約定。簡(jiǎn)化模型后對(duì)逡逑真空爐進(jìn)行仿真，得到的熱福射溫度場(chǎng)分布云圖，結(jié)果表明：爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)分布逡逑近似由加熱體到爐壁徑向降低，從上至下溫度呈降低趨勢(shì)。并得知等溫面Ｔ１、逡逑Ｔ２、Ｔ３邋的仿真計(jì)算結(jié)果分別為邋８７３．４３’Ｃ

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2730182