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换热器在工业生产中的应用已经越来越普遍,在化工、制冷等行业中,换热器是主要的工业设备之一。翅片管是组成各种热交换器的核心元件,其质量的优劣直接影响到热交换器的工作性能。传统的翅片管都有不同的自身缺陷,随着生产的发展和社会需求,整体高翅片管正代替传统翅片管成为各种热交换器的核心元件。钢质整体高翅片管在锅炉等需要高温换热的行业使用十分广泛,但翅片管生产技术相对落后,严重制约了生产的进一步发展。
针对这一现状,本文以斜轧钢质环状高翅片管为研究对象,通过Pro/E建模建立了钢质环状翅片管斜轧辊的实体模型。以DEFORM-3D为仿真工具,建立了斜轧有限元模型,利用该模型模拟了钢质环状高翅片管斜轧的轧制过程,研究了轧件在轧制过程中的变形机理。
通过分析不同时刻应力场、应变场和温度场,以及特征点在轧制过程中应力、应变和温度场的变化情况,得到了轧制过程中轧件的应力、应变和温度场的变化规律和金属流动规律,得出翅片主要是由两侧轧辊凸棱压下,同时受到轧辊槽底阻碍的共同作用下最终成形。
通过不同工况的比较,分析了轧件初始温度对轧件在成形过程中温度场和轧制成形的影响。研究辊转速和轧辊参数对轧制过程中轧件温度场和轧制成形的影响,通过对模拟参数的分析,设计了较为合理的轧辊,轧制出较为理想的钢质整体高翅片管。
本文比较系统分析了的斜轧钢质环状高翅片管的变形机理,同时根据轧制过程中的体积不变原则优化轧辊辊型,为实际生产和轧辊设计提供了重要的理论指导。