带钢镀后喷射冷却过程传热特性的数值研究.pdf

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1、现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2012年第10期带钢镀后喷射冷却过程传热特性的数值研究+黄军1，武文斐1，张亚竹1，李保卫1，牛德志2(1内蒙古科技大学，包头014010；2大庆石化公司实业公司，大庆163711)摘要：喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法，利用数值模拟方法对带钢镀后喷射冷却过程中带钢传热特性进行研究，计算结果表明在带钢表面热流密度呈条缝状分布，典型工况下带钢表面平均对流换热系数为127．3W／(m2·K)，带钢冷却速度为1

2、2．4。C／s。该研究为带钢连续退火机组及镀后快冷系统设计提供理论依据。关键词：喷射冷却；数值模拟；传热特性中图分类号：TGl55文献标志码：A文章编号：1671—3133(2012)10—0080珈5．Num．ericalstudyonheattransferofslotnozzlesimpinginggas-jetcoolingprocessHuangJunl，WuWenfeil，ZhangYazhul，LiBaoweil，NiuDezhi2(1InnerMongoliaUniversityofScie

3、nceandTechnology，Baotou014010，Neimenggu，China；2PetrochinaDaqingPetrochemicalCompany，Daqing163711，Heilongjiang，China)Abstract：Impinginggas-jetcoolingisthemostimportantcoolingmethodinacontinuoussteelstripannealingandgalvanizingproduction．Numericalsimulationo

4、fabellowandanarrayofslotnozzlesimpinginggas-jethasbeenperformedthroughthesolu—tionof3DNavier—StokesequationsandenergyequationbyusingtheSIMPLEalgorithmandastandard，c一￡turbulencemodel．Thesimulationresultsrevealthecharacteristicsofflowfieldandtemperaturefield

5、．Heatfluxonstripsurfacedistributioncharacteris—ticspresentedslit—like：theaverageconvectionheattransfercoefficientis127．3W／(n12·K)andstripcoolingrateis12．4℃／sbytypicaloperatingconditions．Providetheoreticalbasisfordesignofquickcoolingsystemincontinuoussteels

6、tripannealingandgalvanizingproduction．Keywords：impinginggas-jetcooling；numericalsimulation；heattransfer0引言气体通过狭缝或圆孔型喷嘴喷射到固体表面进行冷却的方法称为冲击射流冷却，又称喷气冷却，其流动行程短，边界层薄，换热系数比常规的管内换热高出几倍甚至一个数量级，因此作为一种极其有效的强化局部传热的方法，在带钢连续退火和镀锌生产中被广泛地采用。关于冲击射流的流动和传热特性，自20世纪60年代以来，国内外已

7、经进行了广泛的研究。其中，Mar—tin⋯针对单狭缝和狭缝阵列进行了实验研究，获得相应的传热准数方程。Rhee等人心1利用实验和数值模拟的手段研究了射流阵列不同参数对喷射靶面的平均对流换热系数的影响。Hollworth等人旧1也对喷射+内蒙古科技大学创新基金项目(2009NC051)80靶面的局部对流换热系数分布进行了研究。Coussirat等人M刮研究表明：针对冲击射流换热，实验和数值模拟获得了较为一致的结果，这种比较表明，通过数值模拟手段完全能够达到工业设计的精度。国内的张靖周、徐惊雷等人帕。7o也都对

8、冲击射流换热过程进行了实验或数值模拟研究。然而实际工业过程中，只知道冲击射流换热系数的变化规律是不够的，还必须提供可靠的冲击冷却平均换热系数的数据，特别是针对实际应用的工业冷却系统，不同的冷却器结构对对流换热系数的影响更为复杂。本文利用Fluent数值模拟软件对实际应用的带钢冷却过程进行三维数值模拟，对冲击射流冷却流场、温度场进行了分析，为带钢冷却过程工业设计提供理论指导。黄军，等：带钢镀后喷射冷却过程传热特性的