大型光亮退火马弗炉加热段温度场三维模拟分析

"大型光亮退火马弗炉加热段温度场模拟 (2013年)" 本文详细探讨了大型光亮退火马弗炉加热段的温度场模拟，旨在理解和优化这种工业设备的工作性能。作者杨竞飞、武传标、孙朝阳、叶乃成和类奇袭来自北京科技大学机械工程学院和宁波宝新不锈钢有限公司，他们建立了一个三维仿真模型，以研究马弗炉内部的温度分布、流场和速度场。 在模型构建过程中，研究人员充分考虑了马弗炉的实际结构，包括带钢的退火速度和升温曲线的特点。他们采用了等效热流密度来描述马弗管内保护气体与带钢之间的热交换。此外，为了准确模拟炉内的燃烧、换热和气体流动，他们选择了组分传输燃烧模型、离散坐标辐射模型以及标准k-ε双方程湍流模型。这些模型的组合使得对复杂物理现象的建模更加精确。 在计算方法上，研究团队采用了SIMPLE算法，这是一种常用于解决流体动力学问题的数值求解方法，能够有效地处理流体流动和热传递的问题。通过对典型规格304不锈钢带光亮退火过程的实测数据与模拟结果进行对比，两者表现出了良好的一致性，验证了模型的可靠性。 通过模拟，他们揭示了马弗炉内温度场的分布规律。结果显示，马弗管的温度相对均匀，但喷嘴正对区域由于直接的燃气冲击，其温度较高。燃气气流沿着马弗管壁形成螺旋运动，这有助于在整个加热区域内实现更均匀的热量分布。研究还发现，喷吹量（即入口速度）与马弗炉内的温度存在一定的关系：在喷吹量较小的情况下，增加喷吹量会提高炉内温度；然而，当喷吹量进一步增大时，炉内温度反而开始下降，这可能是由于过大的气流导致的热量损失或扰动。 关键词涵盖了马弗炉、退火工艺、温度分布、数值方法和计算机模拟，这些都是该研究的核心内容。分类号TG155.1则将该研究归类于热加工技术领域。总体来说，这项工作对于理解和改进大型光亮退火马弗炉的热效率和产品质量具有重要意义，为实际生产提供了有价值的理论指导。