Математическое моделирование и исследование процесса термической обработки алюминиевых слитков на основе регулируемого конвективного теплообмена

Существующие технологии охлаждения цилиндрических алюминиевых слитков не обеспечивают одинаковую скорость снижения температуры во всех частях слитков. Наиболее целесообразно использовать для охлаждения слитков специальные камеры. Существующие методы расчёта и режимы охлаждения, которые учитывают геометрические характеристики садки и камеры охлаждения и обеспечивали бы одинаковую скорость охлаждения во всех частях слитков, отсутствуют. Поэтому был рассмотрен вопрос математического моделирования процесса охлаждения алюминиевых слитков на основе регулируемого конвективного теплообмена. При разработке математической модели были сформулированы допущения, математическая и физическая постановка задачи. Математическая модель включила в себя расчётную схему теплообмена в системе алюминиевые слитки – охлаждающий воздух, систему дифференциальных уравнений, начальные и граничные условия. Полученная математическую модель позволила провести аналитическое исследование процесса охлаждения с постоянными и переменными режимными и конструктивными факторами, такими как скорость охлаждающего воздуха, диаметр слитков и высота канала между слитками. Аналитическое исследование позволило сформулировать алгоритм, обеспечивающий номинальную скорость охлаждения каждого слитка в горизонтальном ряду путём регулируемого конвективного охлаждения. Для доказательства достоверности аналитической модели было выполнено экспериментальное исследование. Расхождение между полученными экспериментальными данными и аналитическими значениями составило в среднем 34%.