金属凝固过程的传热

凝固过程的传热． 凝固过程的传热特点传热特点可归结为：“一热，二迁，三传”。“一热”即指热量的传输，它是凝固过程最重要的。凝固是一个有热源的非稳态传热过程，可用下式描述：1-1导热系数为常数时，方程变为：1-2tTc qzTz yTy xTx uf0b6uf0b6uf03d uf02b uf0f7uf0f8uf0f6uf0e7uf0e8uf0e6uf0b6uf0b6uf0b6uf0b6uf02buf0f7uf0f7uf0f8uf0f6uf0e7uf0e7uf0e8uf0e6uf0b6uf0b6uf0b6uf0b6uf02b uf0f7uf0f8uf0f6uf0e7uf0e8uf0e6uf0b6uf0b6uf0b6uf0b6uf072 uf06c uf06c uf06ctTc qzTyTxTuf0b6uf0b6uf03d uf02buf0f7uf0f7uf0f8uf0f6uf0e7uf0e7uf0e8uf0e6uf0b6uf0b6uf02buf0b6uf0b6uf02buf0b6uf0b6uf072 uf06c222222 “二迁”指的是在金属凝固时存在着两个界面，即固相－液相界面和金属－铸型间界面。• 此两个界面使凝固过程的传热变得极为复杂．• 凝固潜热在凝固前沿释放．• 界面热阻与气隙．• 界面层传热量的计算． • 所谓“三传”，即金属凝固过程是一个同时包含动量传输、质量传输和热量传输的三传耦合的三维传热物理过程，即使在热量传输过程中也同时存在有导热、对流和辐射换热三种传热方式。• 如果不计液体金属的热阻，金属的凝固速度主要受如下三种热阻的控制：1－41－51－6金属型铸造、压铸或连续铸造中，R i 值远大于R s 和R m值；在砂型铸造中，铸型热阻R m 远大于R s 和R i ． • 根据上述凝固传热特点，要比较准确的求解金属凝固过程的传热，并进一步得到金属的凝固进程，解决途径主要有解析法和非解析法．解析法受到一定的限制：须作一系列假定才能求解，并且求解过程也过于复杂。非解析法又包括图解法、电模拟法和数值模拟法 二 非金属型铸造的凝固传热• 非金属型与浇注于其中的金属相比具有非常小的热导率，因此金属的凝固速度主要由铸型的传热性能决定。• 讨论无限厚铸型，浇注的金属无过热度的温度场问题。 • 求解温度场的偏微分方程为：1-7• 方程通解为：1-822xTatTmuf0b6uf0b6uf03duf0b6uf0b6uf0f7uf0f7uf0f8uf0f6uf0e7uf0e7uf0e8uf0e6uf0b7 uf02b uf03dt axerf B A Tm2• 由边界条件确定A和B，由图知：当x=0时，T=T M ，代入式 得A=T M ；当x为无穷远时，T=T 0 ，代入式 得B=T M -T 0 。