气瓶内部淬火过程的流动换热特性

高静娜^1,2，李强^1,3，高颖²，李建辉²，王葛¹

1. 燕山大学机械工程学院2. 河北科技大学材料科学与工程学院3. 河北工业大学材料科学与工程学院

摘 要：大直径厚壁气瓶内部淬火时的流动换热过程极其复杂,受到多种因素的影响,而研究气瓶内部压强和温度的变化规律对改善流动换热效果、提高产品组织性能具有重要的理论指导意义。以Ф914mm厚壁气瓶和瓶内流体为研究对象,建立了二维等效流-固耦合模型;采用多喷嘴系统对气瓶内外进行喷水淬火,研究了气瓶总长、喷水流速及淬火时间对瓶内压强及内壁温度的影响,通过间歇淬火试验验证了数学模型的正确性。结果发现,气瓶长度对瓶内压强和瓶壁温度的影响显著,喷水流速次之,当喷水流速大于8m/s后,水量对瓶壁的冷却效果大大降低;气瓶内壁长度方向的温度梯度分别随气瓶总长的增加和淬火时间的延长而减小,但基本不受喷水量的影响。

关键词：喷水淬火;流-固耦合;流动换热;厚壁气瓶;数值模拟;