圍護結(jié)構(gòu)升溫傳熱特性

    對 高低溫試驗箱圍護結(jié)構(gòu)由低溫升至高溫時的非穩(wěn)態(tài)傳熱建立了數(shù)學模型，使用T D MA 方法進行了圍護結(jié)構(gòu)傳熱數(shù)值計算，對3種不同升溫工況下的圍護結(jié)構(gòu)進行傳熱特性分析，使用圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)童系數(shù)概念來簡化計算其在升溫時的耗熱量。
    高低溫試驗箱是一種小型的環(huán)境試驗裝置，使用該裝置可以對產(chǎn)品進行高溫或低溫環(huán)境試驗以及溫度沖擊試驗，來檢驗產(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，整個箱體的熱量傳遞屬于非穩(wěn)態(tài)過程。試驗箱在升溫過程中由于圍 護結(jié)構(gòu)耗熱量占總耗熱量的比例甚，，因此研究圍護結(jié)構(gòu)升溫 過程傳熱特性及變化規(guī)律對合理確定加熱系統(tǒng)設(shè)備容量、提高試驗箱的節(jié)能性十分必要。

    試驗箱簡介及升溫工況的選取

    試驗箱使用東莞瑞凱儀器生產(chǎn)的微電腦可控式高低溫試驗箱，溫度范圍 -70～100℃；試驗箱內(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）試驗箱內(nèi)的裝、空載情況也可能對圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響；
    圍護結(jié)構(gòu)傳熱分析

    試驗箱圍護結(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；里層是圍護結(jié)構(gòu)模型如圖1SUS 304鋼板，厚度1.2 mm。

    數(shù)值計算與分析

    在計算中箱內(nèi)空氣溫度用升溫工況下的箱內(nèi)空氣溫度擬合函數(shù)的離散點來表示，3個工況的溫度擬合函數(shù)詳見表2 

    從圖可以看出，不同工況下的節(jié)點溫度變化是相似的，其共同點是:各節(jié)點溫度都是在升高的，升溫過程中圍護結(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，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部始終存在著溫度 的一點，并且 溫度點的大小隨時間在不斷地上升同時又在向外壁側(cè)推移，在這期間圍護結(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)點溫度基本呈線性分布，通 過計算可確定在保溫6 h之后圍護結(jié)構(gòu)完全進入傳熱穩(wěn)態(tài)。這3個工況不同點在于升溫時間的長短不同，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間長，溫變區(qū)間跨度越小則升溫時間越短。

    結(jié)語

    1）圍護結(jié)構(gòu)由低溫升至高溫時，其內(nèi)部溫度分布存在著一個溫度點，且溫度點的大小隨著時間的推進在不斷地上升同時又在向外壁側(cè)推移，在這期間 圍護結(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，圍護結(jié)構(gòu)傳熱方向才是單 向朝箱外的。
    2）升溫過程中，高低溫試驗箱內(nèi)空氣與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面之間的溫差一直在增大，只有箱內(nèi)空氣溫度達到設(shè)定值后 溫差才開始逐步回落。
    3）圍護結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)導熱時在不同時刻、不同節(jié)點的溫度變化速率是不相同的，計算其 自身耗熱量十分困難，引人圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù)就可以很容易地求出圍護結(jié)構(gòu)的吸熱量和升溫過程平均耗熱量了。