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內(nèi)熱式多級(jí)連續(xù)真空爐溫度場(chǎng)的有限元分析

　內(nèi)熱式多級(jí)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(diǎn),廣泛應(yīng)用于二元合金的分離中。但真空爐內(nèi)溫度測(cè)量難度大,溫度控制水平不高、效率低;對(duì)真空爐爐膛溫度場(chǎng)的現(xiàn)有研究仍存在很多問題。用模擬仿真計(jì)算真空爐溫度場(chǎng)各節(jié)點(diǎn)處的溫度,對(duì)分離不同合金具有重要意義。采用有限元分析方法對(duì)內(nèi)熱式多級(jí)連續(xù)真空爐溫度場(chǎng)進(jìn)行研究;利用ANSYS軟件對(duì)真空爐在持續(xù)加熱下爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)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(chǎng)的模擬分布圖。經(jīng)過具體試驗(yàn),得到了爐膛主要節(jié)點(diǎn)的實(shí)測(cè)溫度值。通過與模擬仿真值對(duì)比,在各給定點(diǎn)處的模擬溫度值與實(shí)測(cè)溫度值最大相對(duì)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?yàn)?在真空環(huán)境下分離二元合金降低了金屬的沸點(diǎn),解決了部分金屬在常溫下難以分離的問題。內(nèi)熱式多級(jí)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(diǎn),得到廣泛應(yīng)用。然而對(duì)真空爐爐膛溫度場(chǎng)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(cè)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(chǎng)模擬計(jì)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。基于此,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(jí)連續(xù)真空爐為研究對(duì)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(duì)爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)變化情況進(jìn)行求解,獲得爐內(nèi)溫度場(chǎng)非線性、非耦合有限元建模;并利用ANSYS軟件分別對(duì)兩種傳熱方式進(jìn)行溫度場(chǎng)的模擬仿真;同時(shí),在試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí),將雙鉑銠高溫?zé)犭娕及惭b于爐膛內(nèi)節(jié)點(diǎn)處,對(duì)爐膛主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量,從而得出內(nèi)熱式多級(jí)連續(xù)真空爐爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)的分布和模擬計(jì)算方法。