。640 北京科技大学学报 第31卷 由图3可以看出，随着射流高度的增加，表面换 际淬火时，缝隙射流速度较高，且下喷嘴是固定的， 热系数h有微量增加.这是由于重力的作用导致射 上喷嘴是根据钢板厚度来调整高度，其原则是上喷、 流在y方向速度分量增大，流体的紊流度加大，使 下喷喷嘴射流出口距离钢板的高度应对称以达到钢 得表面换热系数增加 板上下表面均匀冷却，且要求钢板在运动时不能因 在钢板淬火中，缝隙射流速度较高，且喷嘴距冲 为变形而撞击喷嘴.综合各因素考虑，一般将喷嘴 击表面较近情况下，重力对换热系数的影响很小， 出口距钢板高度设定在20mm左右， 在实际应用中缝隙射流上喷及下喷的形式是相同 2.2射流速度对换热系数的影响 的，且重力对换热系数影响又较小，所以在研究其他 当H=20mm,a=20°，W=2mm,Tp=900℃ 因素对射流换热的影响时，仅以上喷形式来研究冲 T=20℃V=14,20,28,34,40,44,48.5, 击射流换热系数的规律 52ms,钢板表面换热系数h沿射流下游x变化 由图3(b)可知，高度对表面换热系数的影响很 曲线如图4(a).图4(b)为射流速度V与表面换热 小，虽然高度的增加可以提高射流换热系数，但高度 系数的关系示意图. 的增加又使飞溅加大，减低了射流冷却效率.在实 由图4可以看出，随着射流速度的增加，表面换 180: m·s) 140r ( -0-14-4-20 (b) 160 --28 --34 x-0.05m ◆40--44 120 140 --48.5-◆-52 120 一 ￥100 100 ◆ 80 60 60 ★★ 40L 0.02 0.040.060.08 0.10 0 15 20 25 303540455035 x/m V(m.s) 图4速度对表面换热系数的影响 Fig.4 Effect of vebcity on surface heat transfer coefficient 热系数h增加.由图4()更为直观地反映了速度 速度不超过48.5ms,通常淬火中使用速度40~ 与表面换热系数几乎呈直线关系.由于射流速度的 45ms1. 增大，射流动能增大，流体紊流度加大，换热加强。这 2.3射流角度对换热系数的影响 与许多学者的研究结果是相符的9.但是在实际 当H=20mm,W=3mm,T。=900℃T= 淬火过程中，如果为了增加换热而将射流速度提高 20℃，V=28ms,角度a=20,30°，45°，60,75， 太大，将会大大增加生产成本，因而要在充分满足淬 90°时，钢板表面换热系数h沿x变化曲线如图5 火工艺条件下，取尽量小的射流速度.根据进口淬 (a).图5(b)为驻点下游表面换热系数与射流角度 火系统1)使用情况来看，淬火100mm厚钢板，射流 关系示意图 1.4r (a) 90rb) 12 1.0 0.8 70 x0.05m 01) 0.6 --20 --30° 60 0.4 -4-45● --60° 0.2 ◆-75 50 -4-90° 0.10 -0.06 -0.020.02 0.06 0.10 490203040506070800100 x/m a) 图5角度对表面换热系数的影响 Fig.5 Effect of jet angle on surface heat transfer coefficient由图 3 可以看出 ,随着射流高度的增加, 表面换 热系数 h 有微量增加 .这是由于重力的作用导致射 流在 y 方向速度分量增大 , 流体的紊流度加大 , 使 得表面换热系数增加 . 在钢板淬火中, 缝隙射流速度较高 ,且喷嘴距冲 击表面较近情况下 , 重力对换热系数的影响很小 . 在实际应用中缝隙射流上喷及下喷的形式是相同 的,且重力对换热系数影响又较小 ,所以在研究其他 因素对射流换热的影响时, 仅以上喷形式来研究冲 击射流换热系数的规律. 由图 3(b)可知,高度对表面换热系数的影响很 小,虽然高度的增加可以提高射流换热系数, 但高度 的增加又使飞溅加大, 减低了射流冷却效率.在实 际淬火时 ,缝隙射流速度较高, 且下喷嘴是固定的, 上喷嘴是根据钢板厚度来调整高度, 其原则是上喷、 下喷喷嘴射流出口距离钢板的高度应对称以达到钢 板上下表面均匀冷却 , 且要求钢板在运动时不能因 为变形而撞击喷嘴 .综合各因素考虑 ,一般将喷嘴 出口距钢板高度设定在 20 mm 左右 . 2.2 射流速度对换热系数的影响 当 H =20mm , α=20°, W =2 mm , Tp =900 ℃, Tf =20 ℃, V =14 , 20 , 28 , 34 , 40 , 44 , 48.5 , 52 m·s -1 ,钢板表面换热系数 h 沿射流下游 x 变化 曲线如图 4(a).图 4(b)为射流速度 V 与表面换热 系数的关系示意图 . 由图 4 可以看出, 随着射流速度的增加,表面换 图 4 速度对表面换热系数的影响 Fig.4 Effect of velocit y on surf ace heat transfer coefficient 热系数 h 增加.由图 4(b)更为直观地反映了速度 与表面换热系数几乎呈直线关系 .由于射流速度的 增大 ,射流动能增大 ,流体紊流度加大, 换热加强, 这 与许多学者的研究结果是相符的 [ 3-8] .但是在实际 淬火过程中 ,如果为了增加换热而将射流速度提高 太大 ,将会大大增加生产成本 ,因而要在充分满足淬 火工艺条件下, 取尽量小的射流速度.根据进口淬 火系统[ 13] 使用情况来看, 淬火 100 mm 厚钢板 ,射流 速度不超过 48.5 m·s -1 ,通常淬火中使用速度 40 ～ 45 m·s -1 . 2.3 射流角度对换热系数的影响 当 H =20 mm , W =3 mm , Tp =900 ℃, T f = 20 ℃, V =28 m·s -1 ,角度 α=20°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°时, 钢板表面换热系数 h 沿 x 变化曲线如图 5 (a).图 5(b)为驻点下游表面换热系数与射流角度 关系示意图 . 图 5 角度对表面换热系数的影响 Fig.5 Eff ect of jet angle on surf ace heat transfer coefficient · 640 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷