轧辊在前250分钟内以较快的速度降温至92.88K,在随后的250分钟缓慢降温至78.16K,每分钟降温速率小于0.2K,说明换热效率在下降,即在运行250分钟后可以控制液氮的进入量,以减少液氮损失。
实际应用中在不破坏工件的条件下,轧辊内部温度是难以准确监测的。考察空间内温度场的分布情况,在重力的影响下,轧辊的正上方温度较其他位置略高,故在坐标(X=0,Y=300,Z=0)处设置测温点,采集该点的轧辊表面及空间的温度曲线,与空间及轧辊以体积平均的温度曲线作比较,如下图11、图12所示:
 
图11温度对比曲线图图12450min至500min局部放大图
可以看出所设测温点的温度与体积平均温度存在一定的误差,但误差随着温度的降低而减小。在476分钟时,轧辊表面测点温度为78.5K,轧辊体积平均温度为78.25K,内部最高温度为78.6K,温差小于0.5K,说明在工程应用上以该点的温度测值作为收敛判断是可以满足要求的。
3.结论
设计的轧辊深冷处理空间结构实现了较为均衡的降温过程,能够满足深冷处理目的。材料热物理性质参数和流体与固体间对流换热系数的非线性,决定了轧辊在深冷处理中换热过程的非线性,其降温过程是一曲线,其降温速率受轧辊与空间之间的温差约束。轧辊的每分钟降温速率由快至慢,说明换热效率在下降,在运行时可据此控制液氮的进入量随之减小,以减少液氮损失。对轧辊的深冷处理进行计算机模拟的计算结果表明,这种方法可以直观地展示深冷处理过程中的温度场分布情况,可以为深冷处理理论研究作基础,能够为工程实用提供有用的预测值,是理论研究和工程应用的一种有用的方法。
参考文献
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