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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 [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
某大型水泵電機電磁分析后對絕緣部分進行熱穩定分析，現在把曾經用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；熱傳導率分別為20W/m。度為 100W/m2。雙層板左右兩側的溫度分別為 220℃，60℃。板周圍流體介質的對流介質的對流換熱系數為 150W/m2（在25℃）。最下面絕熱。求穩態條件下，雙層板（熱傳導絕緣橡膠）內的溫度分布。

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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熱材質的熱傳導分析，熱的三種傳導方式在此項目中均有體現，即熱傳導、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）？

模型兩種不同材質間需要鏈接設置，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，這個涉及公司的實驗數據不方便透露，不過方法已經告訴你了，希望社區友理解。

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雜條件，

溫度場穩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，

我專業給人家計算這些東西，喜歡跟大蝦交流，技術玩到一個深度，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，這種兩板間的導熱也不可能是一個均質傳導。
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的導熱率問題。

作者: datree 時間: 2014-4-22 21:11
對流換熱系數150w/m2，大俠用的什么介質呢
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，我覺得設置參數挺難的，不是操作軟件難，而是為什么要這么設置，比如對流系數，workbench上停滯空氣的對流系數默認為5W/m2*K,實際我們應該用多少？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，是自己哪個地方設置不對？又找不出來。網格劃得好不好，也不知道怎么判斷。有時候通過實際測試反推出一些參數，但這些參數能不能用到別的產品上呢，因為產品差異蠻大的，因為大多時候是想在開發新產品前，計算出溫度場，來指導改進，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。現在正面能升到1300℃，背面卻只能降到1100℃，再也下不去。

我想達到正面1300℃，背面800℃。考慮背面吹冷空氣，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。現在正 ...

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立隔離腔，例如亞臨界機組中的爐水泵電機，管道側為高壓高溫的水氣365°，電機側內腔溫度要控制在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，將對半的半環隔熱板嵌入鐵餅中，也可以隔離正反面間的熱通量聯系，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，就和冷卻介質沒有太多關系了，主要還是從隔離腔的設計入手，因為沒有隔離腔，即便改善的對流換熱系數，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，但我發現ansys的教材，只教你怎么操作，不告訴你為什么這么做和對結果的判斷、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：
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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：
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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，應該有循環次數，是不是不一定非要穩態大溫差，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，完成一次溫差循環那。

作者: 逍遙處士 時間: 2014-4-26 19:48

偉光發表于 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走？

正面從1300到900，背面跟隨，從800到400，溫差始終不變。

國內已經有人實現了。

作者: 偉光 時間: 2014-4-26 19:52

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

等效熱網絡圖也是可以的，分離熱源是一個難點，其次就是對流換熱系數和具體流體場有關，比較準確的方法，應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，根據流體的流速計算對流換熱系數，根據系數計算溫度場，根據反過來再修正流體分布，進一步修正對流系數，如此反復修正，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，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，在其配合面的一側噴上30道的陶瓷涂料。
這樣的試塊僅僅在凸凹配合的里側有熱接觸連接，而在其外側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

偉光發表于 2014-4-26 19:52
等效熱網絡圖也是可以的，分離熱源是一個難點，其次就是對流換熱系數和具體流體場有關，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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