圍護(hù)結(jié)構(gòu)升溫傳熱特性

    對(duì) 高低溫試驗(yàn)箱圍護(hù)結(jié)構(gòu)由低溫升至高溫時(shí)的非穩(wěn)態(tài)傳熱建立了數(shù)學(xué)模型，使用T D MA 方法進(jìn)行了圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱數(shù)值計(jì)算，對(duì)3種不同升溫工況下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳熱特性分析，使用圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)童系數(shù)概念來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算其在升溫時(shí)的耗熱量。
    高低溫試驗(yàn)箱是一種小型的環(huán)境試驗(yàn)裝置，使用該裝置可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行高溫或低溫環(huán)境試驗(yàn)以及溫度沖擊試驗(yàn)，來(lái)檢驗(yàn)產(chǎn)品承受脹縮、老化等性能。通常這類裝置具有溫 變速率要求，箱內(nèi)溫度變化較大，整個(gè)箱體的熱量傳遞屬于非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。試驗(yàn)箱在升溫過(guò)程中由于圍 護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量占總耗熱量的比例甚，，因此研究圍護(hù)結(jié)構(gòu)升溫 過(guò)程傳熱特性及變化規(guī)律對(duì)合理確定加熱系統(tǒng)設(shè)備容量、提高試驗(yàn)箱的節(jié)能性十分必要。

    試驗(yàn)箱簡(jiǎn)介及升溫工況的選取

    試驗(yàn)箱使用東莞瑞凱儀器生產(chǎn)的微電腦可控式高低溫試驗(yàn)箱，溫度范圍 -70～100℃；試驗(yàn)箱內(nèi)空氣加熱方式采用電熱絲加熱，該方式可以使空氣快速升溫至設(shè)定的工作溫度，加熱絲額定功率為1500w。
    1）試驗(yàn)箱由低溫穩(wěn) 態(tài)到高溫穩(wěn)態(tài)的升溫傳熱要復(fù)雜于從環(huán)境溫度到高溫穩(wěn)態(tài)的傳熱；
    2）試驗(yàn)箱內(nèi)的裝、空載情況也可能對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響；
    圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱分析

    試驗(yàn)箱圍護(hù)結(jié)構(gòu)由3層材料組成，外層是鍍鋅鋼板，厚度1.2 mm，中間層是聚氨醋發(fā)泡材料，厚度100mm；里層是圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型如圖1SUS 304鋼板，厚度1.2 mm。

    數(shù)值計(jì)算與分析

    在計(jì)算中箱內(nèi)空氣溫度用升溫工況下的箱內(nèi)空氣溫度擬合函數(shù)的離散點(diǎn)來(lái)表示，3個(gè)工況的溫度擬合函數(shù)詳見(jiàn)表2 

    從圖可以看出，不同工況下的節(jié)點(diǎn)溫度變化是相似的，其共同點(diǎn)是:各節(jié)點(diǎn)溫度都是在升高的，升溫過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)外壁始終在吸熱；在外壁面溫度升到環(huán)境溫度之前，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部始終存在著溫度 的一點(diǎn)，并且 溫度點(diǎn)的大小隨時(shí)間在不斷地上升同時(shí)又在向外壁側(cè)推移，在這期間圍護(hù)結(jié)構(gòu)從內(nèi)、外兩側(cè)空氣吸熱，只有外壁面溫度高于環(huán)境溫度之后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱方向才是單向朝箱外的；在保溫4 h之后節(jié)點(diǎn)溫度基本呈線性分布，通 過(guò)計(jì)算可確定在保溫6 h之后圍護(hù)結(jié)構(gòu)完全進(jìn)入傳熱穩(wěn)態(tài)。這3個(gè)工況不同點(diǎn)在于升溫時(shí)間的長(zhǎng)短不同，這是 由裝、空載情況和溫變區(qū)間所決定的。裝載要比空載需要的升溫時(shí)間長(zhǎng)，溫變區(qū)間跨度越小則升溫時(shí)間越短。

    結(jié)語(yǔ)

    1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)由低溫升至高溫時(shí)，其內(nèi)部溫度分布存在著一個(gè)溫度點(diǎn)，且溫度點(diǎn)的大小隨著時(shí)間的推進(jìn)在不斷地上升同時(shí)又在向外壁側(cè)推移，在這期間 圍護(hù)結(jié)構(gòu)從內(nèi)、外兩側(cè)空氣吸熱。只有外壁面溫度高于環(huán)境溫度之后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱方向才是單 向朝箱外的。
    2）升溫過(guò)程中，高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)空氣與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面之間的溫差一直在增大，只有箱內(nèi)空氣溫度達(dá)到設(shè)定值后 溫差才開(kāi)始逐步回落。
    3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)在不同時(shí)刻、不同節(jié)點(diǎn)的溫度變化速率是不相同的，計(jì)算其 自身耗熱量十分困難，引人圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù)就可以很容易地求出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的吸熱量和升溫過(guò)程平均耗熱量了。