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標題: 如何計算冷卻速度 [打印本頁]
作者: 天若有情    時間: 2016-6-21 08:14
標題: 如何計算冷卻速度
我們有一個零件通過熱處理以后進行空冷處理，零件尺寸很小一塊鋼板（45#）尺寸600*600，冷卻采用風機吹入風盒，風盒一面打孔，開孔為3mm孔間距20mm，吹風口風壓約8000par，，吹風面距離零件表面30mm左右，基本上散熱都全部排向大氣，零件加熱后的溫度為450℃左右，吹風冷卻；現在由于庫房有一風機風壓達不到8000par只有4500par，但是風量很大，不知道如果將3mm孔擴大增加出風量是否能夠達到上述高壓的冷卻效果.如何計算出零件的冷卻速度啊，是不是冷卻速度和單位時間吹在零件表面的風量有關啊，吹在零件表面的風量是不是根據風壓算出風速，風速乘以打孔面積就是風量嗎？是否可以這樣計算
作者: 天若有情    時間: 2016-6-21 08:15

3 L* s# i, ], C; ]* E/ @" W9 f在線等超級高手出現
作者: 天若有情    時間: 2016-6-21 08:35
就想問一下同條件下的冷卻速度是否和吹在零件上的流量有關啊，高壓打孔少但流速搞，低壓打孔多但流速低是否從中單位時間上吹在零件流量相同就等同于冷卻速度相同。
作者: 李簡    時間: 2016-6-21 08:56
大學物理第二冊
作者: 廣州粵研鐘彥華    時間: 2016-6-21 10:40
工件風冷設計計算
* k: @. B( c3 B6 ]3 Q
. H4 O) M' G1 _, X! J) ^工件材料：鋁合金
0 n3 P/ D2 `$ X3 q1 o% k. F工件重量：m=20kg& x& a- d  n5 h$ e
工件表面積:A=0.1*6=0.6m2
& o  r( a; v3 z' r0 g+ q3 ]: u7 W/ c8 P7 u, _) ?: q
溫度下降值：ΔT=2℃! T. n8 H% b" ~
溫度下降時間:t=20秒
! \0 `6 T3 e3 j+ \& s
5 E3 v, u$ z2 x( e8 q換熱系數：( N2 x1 L; r) l: ~/ @9 K) ?. @2 O
無風：K=8W/m2.k
! [& J+ C0 b. F1 m5 A7 a自然風:K=15 W/m2.k# ~7 D- I) ^* A; k
風扇風：K=23 W/m2.k
1 J, H) x8 q* }$ B: H9 `3 C# b7 y+ g( h
鋁比熱：C=0.2kcal/kg.k+ P. f. g3 M6 p: z' q+ R8 G, r

; C# V, g& d* g- F$ ]/ D1 I- {, x9 V工件熱能：W=CmΔT=0.2*20*2=8kcal=8*4.2kJ=33.6kJ
, ]$ d5 C. l& P工件熱功率：P=W/t=33.6/20=1.68kW=1680W
# s4 c0 \4 C4 N/ b' Z2 A( h+ I4 r/ q4 b/ h- ^9 I% n8 H
工件冷卻所需溫差：
; }6 X$ I0 v  ^: gΔT’=P/K=1680/8/0.6=350K(無風)  f! Z' D5 e: t: l$ B
ΔT’=P/K=1680/15/0.6=187K(工件6面自然風): {  l! e8 f8 v* z, t2 [$ a& Q
ΔT’=P/K=1680/23/0.6=122K(工件6面風扇風)
5 o- F7 b! S1 z6 G) G
) X; c5 W# V9 |* Y" J8 e; s2 @結論:& h0 h( X) M  t+ J% O4 y
冷卻時間短，需要超大的溫差，無解。7 T* ~: z7 @% y4 e' N+ I! d
應加大冷卻時間，如2分鐘，則所需溫差下降6倍，ΔT=20K(工件6面風扇風)，有解。
+ M' F  \: V# Y, f$ ?$ z" G  f5 x7 {- E- }8 B8 U  S8 k" d0 ]2 b
8 a1 t) G# N5 C6 _8 i+ S* T3 F% h
作者: 天若有情    時間: 2016-6-21 11:47
廣州粵研鐘彥華 發表于 2016-6-21 10:40
! ~8 O8 O8 f  }: s# @. \工件風冷設計計算
! s. _7 d0 J/ t4 o& d& L6 M
9 G6 d% L% F; k" _  ]工件材料：鋁合金
; \9 C. T0 u! A8 D- I
高手，我說的是都是同條件下的冷卻速度是否相同。你這樣已經計算出了風冷的冷卻速度了。是否可以這樣算：直接算出單位時間吹在零件表面的流量相同就可以了是嗎
$ g6 V) L% k+ d
作者: loplop    時間: 2016-6-21 12:35
除塵器的濾紙的阻力也只2000Pa而已，你覺得有必要用8000Pa么？
作者: 天若有情    時間: 2016-6-22 08:17
loplop 發表于 2016-6-21 12:35+ h+ o, \) h4 H' W
除塵器的濾紙的阻力也只2000Pa而已，你覺得有必要用8000Pa么？

! f+ A7 t5 e6 M; K" F, m' r產品需要 ，實驗最低8000par
- }4 Y8 c( k5 W# h
作者: 設計院小白    時間: 2016-6-23 00:07
個人認為這是一個對流換熱問題，包含熱傳導和熱對流（不考慮熱輻射），空氣溫度和流速都對冷卻速度有影響。要精確計算必須知道流動空氣的溫度分布，零件表面溫度梯度等，基本上沒有解析解，只能數值求解。7 @$ F* F/ c! f: ~
鐘大俠的計算方式應該是直接采用了牛頓冷卻定律，這里的關鍵就是換熱系數k的選取了。也想請教下鐘大俠，那幾個k值是如何確定的？是經驗數據嗎？或者以前實驗測定的？
作者: 設計院小白    時間: 2016-6-23 00:20
這是一個對流換熱問題，包含傳導和對流（不考慮輻射）。如果要精確計算的話，要知道流動空氣溫度分布和金屬表面的溫度梯度，基本沒有解析解，只能數值求解。鐘大俠應該是直接用的牛頓冷卻公式，這個的關鍵就是換熱系數的選取了。也想請教下鐘大俠，這幾個k值是如何選取的？是經驗數據嗎？或者做過相關實驗得到的？2 i* m& N6 W! @" M2 B! X, ?7 P
作者: 天若有情    時間: 2016-6-23 10:09
設計院小白 發表于 2016-6-23 00:20  O4 H1 J6 ]; _9 c3 F! h
這是一個對流換熱問題，包含傳導和對流（不考慮輻射）。如果要精確計算的話，要知道流動空氣溫度分布和金屬 ...
% i0 |7 f7 i/ A2 [
現在沒有辦法計算出換熱系數，那只有假定零件和外部溫度變化等情況都是一定的不變的，現在可變的就是風壓和吹在零件表面的面積是可變的。那這樣是不是就是可以用單位時間上吹在零件上的流量來衡量兩者的冷卻速度是否相同。  再不行就只好多做實驗進行對比一下，驗證一下是否正確。
作者: 設計院小白    時間: 2016-6-23 12:21
天若有情 發表于 2016-6-23 10:09
$ R1 M- a8 Y2 G5 T$ M現在沒有辦法計算出換熱系數，那只有假定零件和外部溫度變化等情況都是一定的不變的，現在可變的就是風壓 ...

7 M7 ~) p/ f$ q: S現在的問題時很難定量計算，只是定性分析的話，風速越快，接觸面積越大，冷卻速度越快，但只知道這個意義不是很大。用牛頓冷卻定律實際上也沒有簡化問題，只是把問題都歸結到換熱系數的取值上去了。而換熱系數通常取一個經驗數值，但實際是一個函數。這種問題實驗是最可靠的方法。
作者: 流氓兔1717    時間: 2016-6-27 16:41
圍觀
作者: justan    時間: 2019-5-9 18:00
廣州粵研鐘彥華 發表于 2016-6-21 10:40
+ F, w- x6 K# ^* o- R+ ^工件風冷設計計算: A" y' @) d6 O8 C4 Q% m

' n7 D/ Z1 v6 J) x工件材料：鋁合金
: M& H6 w% A* o2 _& M& h
有用處，但下載不起。5 h% s/ m; r, r8 Z6 C3 P& \% R* F
作者: junshi1010    時間: 2020-11-9 14:01
非常感謝！
作者: junshi1010    時間: 2020-11-9 14:01
非常感謝計算！
作者: 攻城獅_jhjiang    時間: 2020-11-18 10:08
上面的大俠工件冷卻所需溫差是什么意思
作者: 趙挺    時間: 2022-2-17 16:06
多謝分享！！！



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