內(nèi)熱式多級連續(xù)真空爐溫度場的有限元分析

 內(nèi)熱式多級連續(xù)真空爐溫度場的有限元分析

　內(nèi)熱式多級連續(xù)真空爐,因其處理流程短、產(chǎn)品質(zhì)量高、幾乎零污染等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于二元合金的分離中。但真空爐內(nèi)溫度測量難度大,溫度控制水平不高、效率低;對真空爐爐膛溫度場的現(xiàn)有研究仍存在很多問題。用模擬仿真計算真空爐溫度場各節(jié)點處的溫度,對分離不同合金具有重要意義。采用有限元分析方法對內(nèi)熱式多級連續(xù)真空爐溫度場進(jìn)行研究;利用ANSYS軟件對真空爐在持續(xù)加熱下爐膛內(nèi)溫度場的分布進(jìn)行模擬仿真,獲得在未加料情況下爐膛內(nèi)非穩(wěn)態(tài)溫度場的模擬分布圖。經(jīng)過具體試驗,得到了爐膛主要節(jié)點的實測溫度值。通過與模擬仿真值對比,在各給定點處的模擬溫度值與實測溫度值最大相對誤差為4.2%。

　二元合金的分離主要是在真空環(huán)境下完成,這是因為,在真空環(huán)境下分離二元合金降低了金屬的沸點,解決了部分金屬在常溫下難以分離的問題。內(nèi)熱式多級連續(xù)真空爐應(yīng)用于多種二元合金的分離,特別在分離Sn-Pb二元合金中,因其處理流程短、產(chǎn)品質(zhì)量高、幾乎零污染等優(yōu)點,得到廣泛應(yīng)用。然而對真空爐爐膛溫度場的研究仍存在以下問題:①在真空高溫環(huán)境下,提高爐膛內(nèi)溫度的測量精度存在困難;②現(xiàn)有研究(例如Al2O3真空碳熱還原爐)瞬態(tài)溫度場模擬計算中,只是將爐壁溫度近似為爐體內(nèi)部介質(zhì)溫度,忽略了空氣介質(zhì)的熱傳導(dǎo);③不同合金的分離溫度不同?；诖?本課題以爐膛內(nèi)傳熱方式主要為輻射傳熱和熱傳導(dǎo)的內(nèi)熱式多級連續(xù)真空爐為研究對象,在傳熱學(xué)理論和相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,利用有限元數(shù)值仿真技術(shù)對爐膛內(nèi)溫度場變化情況進(jìn)行求解,獲得爐內(nèi)溫度場非線性、非耦合有限元建模;并利用ANSYS軟件分別對兩種傳熱方式進(jìn)行溫度場的模擬仿真;同時,在試驗驗證時,將雙鉑銠高溫?zé)犭娕及惭b于爐膛內(nèi)節(jié)點處,對爐膛主要節(jié)點進(jìn)行溫度測量,從而得出內(nèi)熱式多級連續(xù)真空爐爐膛內(nèi)溫度場的分布和模擬計算方法。