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標題: 【熱分析實例】大型電機雙層空心板Ansys絕緣熱分析總結(jié) [打印本頁]

作者: 偉光 時間: 2014-4-21 23:31
標題: 【熱分析實例】大型電機雙層空心板Ansys絕緣熱分析總結(jié)
某大型水泵電機電磁分析后對絕緣部分進行熱穩(wěn)定分析，現(xiàn)在把曾經(jīng)用ANSYS10.0做的一個絕緣分析的實例一步步分解給大家。這是10年作的一個分析，對熱分析有興趣的同志可以參考，希望對大家有幫助。

實例工作分析：有一雙層板（層1與層2），其幾何形狀與邊界條件如圖1所示。其中層1中間有一個邊長為1.5cm的正方形孔。層1與層2的幾何尺寸分別為6×66×10；熱傳導(dǎo)率分別為20W/m。度為 100W/m2。雙層板左右兩側(cè)的溫度分別為 220℃，60℃。板周圍流體介質(zhì)的對流介質(zhì)的對流換熱系數(shù)為 150W/m2（在25℃）。最下面絕熱。求穩(wěn)態(tài)條件下，雙層板（熱傳導(dǎo)絕緣橡膠）內(nèi)的溫度分布。

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具體的操作過程，按每步分解講解：
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作者: 偉光 時間: 2014-4-21 23:37
此項目主要適用于兩種以上導(dǎo)熱材質(zhì)的熱傳導(dǎo)分析，熱的三種傳導(dǎo)方式在此項目中均有體現(xiàn)，即熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。

作者: lp0814 時間: 2014-4-21 23:37
謝謝了，漲姿勢了，

作者: 83145321 時間: 2014-4-22 08:26
樓主有沒有考慮層1和層2之間是怎樣接觸？需不需要考慮他們之間的接觸熱阻（TCC）？

作者: zh39204128 時間: 2014-4-22 08:51
這兩天正在看傳熱，學習一下！

作者: 偉光 時間: 2014-4-22 08:51

83145321 發(fā)表于 2014-4-22 08:26
樓主有沒有考慮層1和層2之間是怎樣接觸？需不需要考慮他們之間的接觸熱阻（TCC）？

模型兩種不同材質(zhì)間需要鏈接設(shè)置，請看文檔有詳細過程，接觸熱阻我們會作單獨的驗證試驗求解折算系數(shù)，這個涉及公司的實驗數(shù)據(jù)不方便透露，不過方法已經(jīng)告訴你了，希望社區(qū)友理解。

作者: 2266998 時間: 2014-4-22 10:22
不錯，以前計算這些都是手工計算，現(xiàn)在計算機速度提高了，但對邊界條件，‘大慣性’，這些東西，依然還要人工分析，計算機依然還無法處理這些復(fù)雜條件，

溫度場穩(wěn)定性計算其實挺麻煩的，遠比想的要麻煩，尤其對‘大慣性體系’，考慮的因素多，對穩(wěn)定性的干擾也多，準確計算不易，

類似的還有爐墻保溫計算，化工容器的雙層夾板等，尤其化工的大箱體，雙夾層，而沒有隔熱材料，可以靠腔體夾層空氣流動控制散熱大小，

我專業(yè)給人家計算這些東西，喜歡跟大蝦交流，技術(shù)玩到一個深度，才有樂趣，哈哈，

做個記號，以后有需要再下載看看，謝謝，

作者: 那①份執(zhí)著 時間: 2014-4-22 19:28
大神

作者: 七件夏天衫～ 時間: 2014-4-22 20:26
哈哈，大俠又來了，

作者: zerowing 時間: 2014-4-22 20:40
請教樓主大俠一下，在大俠的分析中為什么沒有考慮雙層板間的熱傳遞因素？是因為兩板屬于焊接還是有其他的原因？
之前跟鼻子的工程師探討過類似的問題，他當時的解釋是即使是過盈配合條件，這種兩板間的導(dǎo)熱也不可能是一個均質(zhì)傳導(dǎo)。
所以，如果大俠有考慮，那么我想問一下，如何處理這種中間介質(zhì)的導(dǎo)熱率問題。

作者: datree 時間: 2014-4-22 21:11
對流換熱系數(shù)150w/m2，大俠用的什么介質(zhì)呢
空氣強制對流一般達不到這么大

作者: autosand 時間: 2014-4-22 22:00
求教群主，3300V的重載低速變頻電機(800kW-1600kw)是什么類型的？同步的還是異步的好，永磁的可行嗎？變頻一體的電機技術(shù)成熟嗎？

作者: 小河馬mh 時間: 2014-4-23 19:06
好東東啊

作者: wozaicctv 時間: 2014-4-24 11:17
本帖最后由 wozaicctv 于 2014-4-24 11:26 編輯

我這邊是做光學儀器的，有時候會用到熱分析，我覺得設(shè)置參數(shù)挺難的，不是操作軟件難，而是為什么要這么設(shè)置，比如對流系數(shù)，workbench上停滯空氣的對流系數(shù)默認為5W/m2*K,實際我們應(yīng)該用多少？如果是5，計算出來的溫度，跟實際測的溫度差挺多的，這時候就有疑問了，是自己哪個地方設(shè)置不對？又找不出來。網(wǎng)格劃得好不好，也不知道怎么判斷。有時候通過實際測試反推出一些參數(shù)，但這些參數(shù)能不能用到別的產(chǎn)品上呢，因為產(chǎn)品差異蠻大的，因為大多時候是想在開發(fā)新產(chǎn)品前，計算出溫度場，來指導(dǎo)改進，但也不知道對不對，如果相差很大或做出來再測再改，那好像沒多大意義。

大俠積分不夠，能否發(fā)一份到我的郵箱：lmhennb@126.com 謝謝！

作者: boa65432 時間: 2014-4-24 12:37
MARK!

作者: 逍遙處士 時間: 2014-4-24 21:04
本帖最后由逍遙處士于 2014-4-24 21:18 編輯

大俠您好，有個問題向您請教。

一個Φ25.4*5的鐵餅，正面用火焰加熱，背面用風嘴吹常溫空氣冷卻�，F(xiàn)在正面能升到1300℃，背面卻只能降到1100℃，再也下不去。

我想達到正面1300℃，背面800℃�？紤]背面吹冷空氣，正面加大氧燃氣流量，兩面拔河，達到500℃的溫差。大俠覺得這樣可行嗎？（忽略圓周邊上的散熱影響，熱導(dǎo)率約為16*W/m*K）

或者還用常溫空氣，但是使勁加大流速，這樣溫度是否能降下來？個人感覺可能性不大，覺得空氣溫度不下來，再怎么吹，背部溫度也下不來。因為鐵餅本身的熱導(dǎo)率太大了。

謝謝！

作者: 偉光 時間: 2014-4-24 22:13
本帖最后由偉光于 2014-4-24 22:33 編輯

逍遙處士發(fā)表于 2014-4-24 21:04
大俠您好，有個問題向您請教。

一個Φ25.4*5的鐵餅，正面用火焰加熱，背面用風嘴吹常溫空氣冷卻�，F(xiàn)在正 ...

鐵餅比較薄，正反面的空氣間熱通量沒有有效隔離，其次鐵餅中間若增加隔熱槽可以增加本身熱阻，鐵餅干什么用，可否在鐵餅厚度方向開個隔離槽，同時在隔離槽處放上兩個半環(huán)隔熱板，僅僅提高流速并不能明顯改善。其實隔離溫度比較好的方法就是設(shè)立隔離腔，例如亞臨界機組中的爐水泵電機，管道側(cè)為高壓高溫的水氣365°，電機側(cè)內(nèi)腔溫度要控制在70°附近，這個例子或許可以給你一點思路。

由于你這個餅過于薄，不知道用在哪里，是否可以再開隔熱槽。即便不能開深槽，是否可以加大餅的外圓開個淺槽，將對半的半環(huán)隔熱板嵌入鐵餅中，也可以隔離正反面間的熱通量聯(lián)系，待操作后，再外圓車掉凹槽部分，因為不了解您這個餅的用途，還請詳細說明。對于空氣如果強迫對流，其換熱系數(shù)也很難超過100w/平方米，所以一般的鎢合金焊頭的電極里都有冷卻流體的流道，但是如果你只是相加大正反面的溫差，就和冷卻介質(zhì)沒有太多關(guān)系了，主要還是從隔離腔的設(shè)計入手，因為沒有隔離腔，即便改善的對流換熱系數(shù)，也只是同時降低了正反面的溫度，但溫差卻很難降低。我的想法，第一增加隔離腔，第二增加隔離板，在增加正反面間熱阻的情況下，同時隔離正面熱通量對背面冷卻介質(zhì)的影響。

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作者: wozaicctv 時間: 2014-4-25 08:34
已收到大俠的郵件，我這邊是自學ansys的熱分析，然后是邊學傳熱學、邊學ansys的，但我發(fā)現(xiàn)ansys的教材，只教你怎么操作，不告訴你為什么這么做和對結(jié)果的判斷、分析，而傳熱學等教材又太偏理論了或都是簡化模型，大俠有沒有理論、實際結(jié)合比較緊密的教材或資料推薦一些呢？
謝謝！

作者: 逍遙處士 時間: 2014-4-25 08:59

偉光發(fā)表于 2014-4-24 22:13
鐵餅比較薄，正反面的空氣間熱通量沒有有效隔離，其次鐵餅中間若增加隔熱槽可以增加本身熱阻，鐵餅干 ...

佩服！
實際我們就是這么做的，在鐵餅厚度上開槽，在夾具上做棱，嵌上。

整體：
(, 下載次數(shù): 64)

裝上試塊后看背面（隔板材料不好，都燒變形了）：
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裝上試塊后看正面：
(, 下載次數(shù): 64)

背部看（小蛋黃）：

我們準備在試塊正面噴上一層陶瓷，大約0.3mm。到時溫差若還下不來，就準備在背面吹冷氣試一試。

請大俠給些建議。

作者: 機械設(shè)計-陽光 時間: 2014-4-25 09:04
呵呵，感覺很有才，謝謝樓主分享。不過目前我看不懂。

作者: 偉光 時間: 2014-4-26 19:41

逍遙處士發(fā)表于 2014-4-25 08:59
佩服！
實際我們就是這么做的，在鐵餅厚度上開槽，在夾具上做棱，嵌上。

是否可以先把擋板噴上，要不這鐵板傳遞到后面的熱量也很大啊，然后在厚度方向離噴火加熱地方較遠的地方加個通冷卻水的金屬塊，然后再在背面吹吹冷風。對了，如果是熱疲勞，應(yīng)該有循環(huán)次數(shù)，是不是不一定非要穩(wěn)態(tài)大溫差，短時的大溫差是不是也可以啊，例如弄一個單邊5個厚的管子，里面電加熱棒加熱，到溫度上限瞬間進入水中，完成一次溫差循環(huán)那。

作者: 逍遙處士 時間: 2014-4-26 19:48

偉光發(fā)表于 2014-4-26 19:41
是否可以先把擋板噴上，要不這鐵板傳遞到后面的熱量也很大啊，然后在厚度方向離噴火加熱地方較遠的地方加 ...

大俠是說，盡量讓熱量從圓周方向的夾片上導(dǎo)走？

正面從1300到900，背面跟隨，從800到400，溫差始終不變。

國內(nèi)已經(jīng)有人實現(xiàn)了。

作者: 偉光 時間: 2014-4-26 19:52

wozaicctv 發(fā)表于 2014-4-24 11:17
我這邊是做光學儀器的，有時候會用到熱分析，我覺得設(shè)置參數(shù)挺難的，不是操作軟件難，而是為什么要這么設(shè)置 ...

等效熱網(wǎng)絡(luò)圖也是可以的，分離熱源是一個難點，其次就是對流換熱系數(shù)和具體流體場有關(guān)，比較準確的方法，應(yīng)該是熱與流體場耦合來計算，就是先假定一個溫度（通過試驗），然后計算流體，根據(jù)流體的流速計算對流換熱系數(shù)，根據(jù)系數(shù)計算溫度場，根據(jù)反過來再修正流體分布，進一步修正對流系數(shù)，如此反復(fù)修正，這樣算時間一般要很長的。

作者: 偉光 時間: 2014-4-26 20:25

逍遙處士發(fā)表于 2014-4-26 19:48
大俠是說，盡量讓熱量從圓周方向的夾片上導(dǎo)走？

正面從1300到900，背面跟隨，從800到400，溫差始終不變 ...

可以先把擋板噴上50道的陶瓷涂料，使擋板對后面的輻射的熱影響降到比較低的水平。
盡量封閉后側(cè)，使得前面的熱空氣無法影響后面，同時提高后面冷卻空氣的流速。

還有試塊是否可以改變一下，即凸凹配合的兩個薄圓餅，在其配合面的一側(cè)噴上30道的陶瓷涂料。
這樣的試塊僅僅在凸凹配合的里側(cè)有熱接觸連接，而在其外側(cè)配合面被薄的涂層隔離。
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例如上圖第三個方案的圓周方向的擋板厚度增加讓熱通量再導(dǎo)走一部分，是否可行那，一點拙見請兄勿見笑。

作者: 偉光 時間: 2014-4-27 10:27

逍遙處士發(fā)表于 2014-4-26 19:48
大俠是說，盡量讓熱量從圓周方向的夾片上導(dǎo)走？

正面從1300到900，背面跟隨，從800到400，溫差始終不變 ...

這個東西，哈汽和東安的朋友有人做過，只不過不是這個方式。
對于陶瓷噴涂，我們在高速轉(zhuǎn)子端部的冷卻風葉上噴過，為了保護熱套時葉片。
隔熱的效果還是很好的，我們做過模擬試驗，在一個耐高溫合金鋼板上噴涂
不同厚度的陶瓷涂料，從50道到5mm，5mm厚度時，火焰溫度1100時，板子背面200多度。

作者: wozaicctv 時間: 2014-4-28 08:26

偉光發(fā)表于 2014-4-26 19:52
等效熱網(wǎng)絡(luò)圖也是可以的，分離熱源是一個難點，其次就是對流換熱系數(shù)和具體流體場有關(guān)，比較準確的方法， ...

我這邊只能用來做一些比較定性的判斷，可能知道溫度分布遞度，但不知道是不是準不準確的溫度，只能用來定性判斷

作者: fuhuafeng72 時間: 2014-4-28 13:44
樓主分析不錯

作者: 浪子gy123 時間: 2014-4-28 23:02
不錯，學習了

作者: ffaa1111 時間: 2014-4-29 14:48
不了解，但是簽個到，萬一碰到可以參考下

作者: 七件夏天衫～ 時間: 2014-6-3 18:50
還沒下完積分已然沒有了

作者: 未來第一站 時間: 2016-12-3 21:33
頂一個！

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