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高低温试验箱围护结构升温传热特性

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: www.riukai.com 发布日期: 2019.10.10

    围护结构升温传热特性

    对 高低温试验箱围护结构由低温升至高温时的非稳态传热建立了数学模型,使用T D MA 方法进行了围护结构传热数值计算,对3种不同升温工况下的围护结构进行传热特性分析,使用围护结构质童系数概念来简化计算其在升温时的耗热量。
    高低温试验箱是一种小型的环境试验装置,使用该装置可以对产品进行高温或低温环境试验以及温度冲击试验,来检验产品承受胀缩、老化等性能。通常这类装置具有温 变速率要求,箱内温度变化较大,整个箱体的热量传递属于非稳态过程。试验箱在升温过程中由于围 护结构耗热量占总耗热量的比例甚,,因此研究围护结构升温 过程传热特性及变化规律对合理确定加热系统设备容量、提高试验箱的节能性十分必要。

    试验箱简介及升温工况的选取

    试验箱使用东莞瑞凯仪器生产的微电脑可控式高低温试验箱,温度范围 -70~100℃;试验箱内空气加热方式采用电热丝加热,该方式可以使空气快速升温至设定的工作温度,加热丝额定功率为1500w。
    1)试验箱由低温稳 态到高温稳态的升温传热要复杂于从环境温度到高温稳态的传热;
    2)试验箱内的装、空载情况也可能对围护结构产生不同的影响;
    围护结构传热分析

    试验箱围护结构由3层材料组成,外层是镀锌钢板,厚度1.2 mm,中间层是聚氨醋发泡材料,厚度100mm;里层是围护结构模型如图1SUS 304钢板,厚度1.2 mm。

围护结构模型

    数值计算与分析

    在计算中箱内空气温度用升温工况下的箱内空气温度拟合函数的离散点来表示,3个工况的温度拟合函数详见表2 

温度拟合函数

    从图可以看出,不同工况下的节点温度变化是相似的,其共同点是:各节点温度都是在升高的,升温过程中围护结构外壁始终在吸热;在外壁面温度升到环境温度之前,围护结构内部始终存在着温度最低 的一点,并且最低 温度点的大小随时间在不断地上升同时又在向外壁侧推移,在这期间围护结构从内、外两侧空气吸热,只有外壁面温度高于环境温度之后,围护结构传热方向才是单向朝箱外的;在保温4 h之后节点温度基本呈线性分布,通 过计算可确定在保温6 h之后围护结构完全进入传热稳态。这3个工况不同点在于升温时间的长短不同,这是 由装、空载情况和温变区间所决定的。装载要比空载需要的升温时间长,温变区间跨度越小则升温时间越短。

装载要比空载需要的升温时间长

    结语

    1)围护结构由低温升至高温时,其内部温度分布存在着一个最低温度点,且最低温度点的大小随着时间的推进在不断地上升同时又在向外壁侧推移,在这期间 围护结构从内、外两侧空气吸热。只有外壁面温度高于环境温度之后,围护结构传热方向才是单 向朝箱外的。
    2)升温过程中,高低温试验箱内空气与围护结构内壁面之间的温差一直在增大,只有箱内空气温度达到设定值后 温差才开始逐步回落。
    3)围护结构非稳态导热时在不同时刻、不同节点的温度变化速率是不相同的,计算其 自身耗热量十分困难,引人围护结构质量系数就可以很容易地求出围护结构的吸热量和升温过程平均耗热量了。
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