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温度是轮胎硫化过程中最重要的因素,由于轮胎硫化机热板工作表面的温度分布不均匀会造成轮胎的局部过硫化和局部欠硫化,严重影响轮胎的使用性能。因此研究热板工作表面温度分布不均匀的主要原因并优化热板工作表面的温度分布,对热板式加热方式在大型硫化机上的应用有非常重要的价值。因为在实际生产过程中热板受温度和机械载荷的耦合作用容易发生泄漏,所以分析热板易产生泄露的位置对热板的制造有重要的价值。为了解决热板在使用中出现的问题,本文主要做了以下研究:1.对轮胎硫化机及其热板的结构和工作过程做了简介,分析了热板中热量传递的过程,经过比较热板中对流换热和导热过程,得出热板内蒸汽的对流换热的强弱是影响热板工作表面温度分布的主要原因。对热板工作表面的温度进行了测量,分析了其温度分布规律,为了进行热板的结构分析对热板所受得机械载荷进行了计算。2.为了分析热板工作表面温度分布不均匀的原因,使用CFX软件对热板在热-流-固耦合状态下的温度场和其内部的蒸汽流体对流换热进行数值模拟。通过模拟发现热板内部蒸汽流速和换热强度呈现不均匀性,在蒸汽入口处存在明显的入口效应,在隔板和加强板的背流面存在流动死角。3.分析了蒸汽入口处入口效应产生的原因和在隔板、加强板背流面处流动死角产生的原因。对热板在加强板和隔板背流面的低温区和蒸汽进口处的高温区的温度场模拟结果和对流换热模拟结果进行分析,发现这些区域内流速、对流换热系数和温度三者之间的关系,得出热板工作表面温度不均匀的原因是热板内蒸汽流动的不均匀。4.为了解决热板工作表面温度分布不均匀的问题,从对流换热的本质出发,运用场协同理论对热板内热量传递过程进行分析。发现热板内蒸汽的速度场和温度梯度场协同性很差,由此提出在热板低温处布置涡发生器来改进热板,该方法通过提高低温处蒸汽的速度场和温度梯度场协同性来增强低温处的对流换热强度,从而提高低温处温度值,减小热板的工作表面温差。模拟了带有涡发生时和不带涡发生器时热板热-流-固耦合状态下的温度场和热板内部的对流换热,分析了涡发生器对热板温度分布的影响。5.为了解决在生产过程中出现的热板泄露问题,通过在ANSYS Workbench中调用各热、流、固分析模块,完成热板在热-流-固耦合状态下的结构分析,发现了易产生泄露的位置,为提高热板的制造合格率提供参考。