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betway-betway体育亚洲版入口: 空气流体的计算

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betway-betway体育亚洲版入口:空气流体的计算

发布日期:2019-01-14 作者: 点击:

表1中计算的冷却速率和传热系数数据使用加热器作为单一集中质量的近似值,这意味着假设加热器内温度均匀。这种假设是合乎逻辑的,因为加热器的ALN矩阵是非常导电的,其热导率约为140 W/m oC。但是,检查图3中的温度/时间曲线表明,在加热器断电后,在超过0.5秒的时间内,未达到每个被测加热器的峰值测量冷却速度。即使在加热过程中空气流量开启的情况下也是如此,这表明加热器中的传感器测量的温度低于冷却开始时加热器的峰值温度,因为其在加热器矩阵中的位置。此外,在靠近加热器中心的地方,局部传热系数可能更大,在那里,进入的空气冲击加热器的底部,并在靠近末端的地方降低。从加热器到空气的热传递在靠近末端的地方也会由于空气温度的升高而延迟,因为空气温度沿着加热器流动。来自加热器的局部热通量的变化在冷却过程中驱动加热器中的温度梯度,进而导致在最初0.5到1.0秒的冷却过程中低估热损失,并在冷却过程中高估热损失。表一中给出的平均传热系数的数据是在冷却过程中以及在加热器区域内的平均值,以补偿冷却率测量中的误差。

检查无流量加热器的冷却速度表明,当加热器接近200°C(°F)时,机械支撑结构和加热器工作表面损失了约4至5 W的热量,即Qo介于4至5 W之间。相对于DU内强?betway-betway体育亚洲版入口??空气的热流量,这种热损失并不显著。因此,除了管道中的气流外,热损失的中等变化是可以忽略的。

尽管流量的横截面积减小实际上增加了管道中的流速,但是计算出的鳍片加热器的平均传热系数低于标准加热器。这种差异很可能是由于沿散热片长度的温度变化造成的(散热片的末端无疑更冷)。然而,即使加热器单位表面积的热流密度减小,从加热器到空气的热量在鳍片结构中也明显增加。简化方程qc=h aΔt为理解这一点提供了基础。表面积的三倍增加对传热的影响大于40%的热通量。还应注意,为试验选择的翼剖面没有针对性能进行优化。相反,它的选择是为了制造方便。因此,如果增加的成本对于优化的散热片外形是可以接受的,冷却速度可能会有所改善。具有锥形截面的较长散热片可能会显示出改进的结果。

上述方程式所预期的那样,进气温度的降低会根据加热器温度和空气温度之间的差异的增加成比例地提高冷却速度。在不增加制冷系统费用的情况下,测试了涡流管作为降低空气温度的一种手段。试验装置允许产生低于1°C(34°F)的空气温度。图4表明,将空气温度降低到1°C(34°F)的影响小于空气速度小变化的影响。空气温度的大幅度降低会对冷却速度产生较大的比例影响;然而,实现非常冷的气流可能需要比使用现有系统中较大的压缩空气流量更大的资本设备。在现有低温氮气或氩输送系统的工厂中,空气(或更准确地说是“冷却剂”)温度降低可被视为加快冷却速度的一种经济有效的方法。在最终确定任何设备设计之前,应进行额外的测试,以确定此类设计中冷却速度的可接受极限。

当加热器温度朝气流温度方向降低时,空气(或冷却液)温度降低的更大?betway-betway体育亚洲版入口?处出现。需要将加热器或相关设备冷却到接近或低于环境温度的系统将受益于进气温度降低到比在明显高于环境温度的温度下运行的系统更高的程度。

三个进气温度下的冷却速度

设计建议

准确估计带有负载(或加热部件)的加热器的冷却速度可能会出现问题。平均系数准确估计带有负载(或加热部件)的加热器的冷却速度可能会出现问题。上面给出的平均传热系数数据有助于估算暴露在特定空气流量下的ALN加热器表面的热流量。然而,被加热部件可能具有与其相关的显著温度梯度,其与加热器的热耦合可能不完美,并且可能存在与时间相关的热增量或损失源。出于这些原因,大多数设计必须用更详细的方法进行验证。

使用时间步进求解器的有限元模型是一种常用的方法。

计算流体力学作为一种分析性地检查对流流动的方法正日益流行。

如果部分原型可以以合理的成本构建,物理测试也是一种选择。

无论验证方法如何,通常都需要为分析或测试设计系统的粗略一次近似值。更精确的首次近似允许分析和测试收集有关所需系统的更有用的信息。在采用强制空气冷却的系统中,以下方法可用于确定达到所需冷却时间的设计的合理第一近似值。

确定要加热和冷却的工件,包括其尺寸和材料。

选择具有适当加热能力和尺寸的加热器,以实现加热速度和均匀性目标从前两个步骤中,可以确定要加热和冷却的部件。这些部件,包括工件、加热器和任何其他未与加热器热隔离的部件,构成冷却(和加热)的控制?betway-betway体育亚洲版入口??积。

除强制气流外,识别并量化控制容积(或控制容积)的任何重要热增量或损失源。通过结构支撑的传导、对环境的辐射以及从外表面的对流热传递都是热量获取或损失的来源。

通过计算强制空气排出的热量并确定允许热量排出的时间,估算所需的冷却功率。冷却功率可通过将每个部件的热容量乘以所需的冷却速度来估算,求和结果,并在冷却时间段内将任何热增益添加到控制体积中(q=qc qo=[(ρv cp)dt/dt)betway-betway体育亚洲版入口。

选择空气的体积流量,以达到理想的空气出口温度。vf(空气)=q/(ρ(空气)x cp(空气)xΔt(进出口)

计算加热器与空气之间的平均温差:Δt=[(加热器高温加热器低温)/2]–[(空气入口温度空气出口温度)/2]。

计算支撑所需冷却功率所需的传热系数:h=q/(a(加热器)xΔt)(其中a(加热器)在步骤2中确定,Δt在步骤6中确定)。

选择一个流道尺寸,以达到所需的流速,给出所需的传热系数。见上表一。(注意,较高的速度通常意味着更大的压力降,如果使用表中的值,则加热器表面的冲击很重要。)

如果所需的传热系数不能通过合理的空气速度达到,可以考虑将散热片或其他形式的延伸表面增加暴露在气流中的面积(步骤7中的加热器)。记住,对于扩展的表面,表观传热系数将减小。其他调整,如增大体积空气流量或增betway-betway体育亚洲版入口加加热器的长度或宽度,也有助于改善冷却效果,如果选择的初始值不能提供所需的性能,则可以考虑进行调整。

ALN加热器的发展使小型零件和组件的快速加热成为可能。对于需要循环加热和冷却的应用,压缩空气是一种应考虑的冷却方法。当在热循环上运行的系统被适当地设计为使用强制空气作为冷却剂时,可以在不存在初始成本高和许多其他冷却技术相关复杂性的缺点的情况下获得良好的性能。


本文网址:http://www.cuketa.com/news/414.html

关键词:风冷工业用空压机,变频螺杆压缩机,直联式螺杆压缩机

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