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标题: 【热分析实例】大型电机双层空心板Ansys绝缘热分析总结 [打印本页]

作者: 伟光 时间: 2014-4-21 23:31
标题: 【热分析实例】大型电机双层空心板Ansys绝缘热分析总结
某大型水泵电机电磁分析后对绝缘部分进行热稳定分析，现在把曾经用ANSYS10.0做的一个绝缘分析的实例一步步分解给大家。这是10年作的一个分析，对热分析有兴趣的同志可以参考，希望对大家有帮助。

实例工作分析：有一双层板（层1与层2），其几何形状与边界条件如图1所示。其中层1中间有一个边长为1.5cm的正方形孔。层1与层2的几何尺寸分别为6×66×10；热传导率分别为20W/m。度为 100W/m2。双层板左右两侧的温度分别为 220℃，60℃。板周围流体介质的对流介质的对流换热系数为 150W/m2（在25℃）。最下面绝热。求稳态条件下，双层板（热传导绝缘橡胶）内的温度分布。

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具体的操作过程，按每步分解讲解：
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作者: 伟光 时间: 2014-4-21 23:37
此项目主要适用于两种以上导热材质的热传导分析，热的三种传导方式在此项目中均有体现，即热传导、热对流、热辐射。

作者: lp0814 时间: 2014-4-21 23:37
谢谢了，涨姿势了，

作者: 83145321 时间: 2014-4-22 08:26
楼主有没有考虑层1和层2之间是怎样接触？需不需要考虑他们之间的接触热阻（TCC）？

作者: zh39204128 时间: 2014-4-22 08:51
这两天正在看传热，学习一下！

作者: 伟光 时间: 2014-4-22 08:51

83145321 发表于 2014-4-22 08:26
楼主有没有考虑层1和层2之间是怎样接触？需不需要考虑他们之间的接触热阻（TCC）？

模型两种不同材质间需要链接设置，请看文档有详细过程，接触热阻我们会作单独的验证试验求解折算系数，这个涉及公司的实验数据不方便透露，不过方法已经告诉你了，希望必威体育网址友理解。

作者: 2266998 时间: 2014-4-22 10:22
不错，以前计算这些都是手工计算，现在计算机速度提高了，但对边界条件，‘大惯性’，这些东西，依然还要人工分析，计算机依然还无法处理这些复杂条件，

温度场稳定性计算其实挺麻烦的，远比想的要麻烦，尤其对‘大惯性体系’，考虑的因素多，对稳定性的干扰也多，准确计算不易，

类似的还有炉墙保温计算，化工容器的双层夹板等，尤其化工的大箱体，双夹层，而没有隔热材料，可以靠腔体夹层空气流动控制散热大小，

我专业给人家计算这些东西，喜欢跟大虾交流，技术玩到一个深度，才有乐趣，哈哈，

做个记号，以后有需要再下载看看，谢谢，

作者: 那①份执著 时间: 2014-4-22 19:28
大神

作者: 七件夏天衫～ 时间: 2014-4-22 20:26
哈哈，大侠又来了，

作者: zerowing 时间: 2014-4-22 20:40
请教楼主大侠一下，在大侠的分析中为什么没有考虑双层板间的热传递因素？是因为两板属于焊接还是有其他的原因？
之前跟鼻子的工程师探讨过类似的问题，他当时的解释是即使是过盈配合条件，这种两板间的导热也不可能是一个均质传导。
所以，如果大侠有考虑，那么我想问一下，如何处理这种中间介质的导热率问题。

作者: datree 时间: 2014-4-22 21:11
对流换热系数150w/m2，大侠用的什么介质呢
空气强制对流一般达不到这么大

作者: autosand 时间: 2014-4-22 22:00
求教群主，3300V的重载低速变频电机(800kW-1600kw)是什么类型的？同步的还是异步的好，永磁的可行吗？变频一体的电机技术成熟吗？

作者: 小河马mh 时间: 2014-4-23 19:06
好东东啊

作者: wozaicctv 时间: 2014-4-24 11:17
本帖最后由 wozaicctv 于 2014-4-24 11:26 编辑

我这边是做光学仪器的，有时候会用到热分析，我觉得设置参数挺难的，不是操作软件难，而是为什么要这么设置，比如对流系数，workbench上停滞空气的对流系数默认为5W/m2*K,实际我们应该用多少？如果是5，计算出来的温度，跟实际测的温度差挺多的，这时候就有疑问了，是自己哪个地方设置不对？又找不出来。网格划得好不好，也不知道怎么判断。有时候通过实际测试反推出一些参数，但这些参数能不能用到别的产品上呢，因为产品差异蛮大的，因为大多时候是想在开发新产品前，计算出温度场，来指导改进，但也不知道对不对，如果相差很大或做出来再测再改，那好像没多大意义。

大侠积分不够，能否发一份到我的邮箱：lmhennb@126.com 谢谢！

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

作者: 逍遥处士 时间: 2014-4-24 21:04
本帖最后由逍遥处士于 2014-4-24 21:18 编辑

大侠您好，有个问题向您请教。

一个Φ25.4*5的铁饼，正面用火焰加热，背面用风嘴吹常温空气冷却。现在正面能升到1300℃，背面却只能降到1100℃，再也下不去。

我想达到正面1300℃，背面800℃。考虑背面吹冷空气，正面加大氧燃气流量，两面拔河，达到500℃的温差。大侠觉得这样可行吗？（忽略圆周边上的散热影响，热导率约为16*W/m*K）

或者还用常温空气，但是使劲加大流速，这样温度是否能降下来？个人感觉可能性不大，觉得空气温度不下来，再怎么吹，背部温度也下不来。因为铁饼本身的热导率太大了。

谢谢！

作者: 伟光 时间: 2014-4-24 22:13
本帖最后由伟光于 2014-4-24 22:33 编辑

逍遥处士发表于 2014-4-24 21:04
大侠您好，有个问题向您请教。

一个Φ25.4*5的铁饼，正面用火焰加热，背面用风嘴吹常温空气冷却。现在正 ...

铁饼比较薄，正反面的空气间热通量没有有效隔离，其次铁饼中间若增加隔热槽可以增加本身热阻，铁饼干什么用，可否在铁饼厚度方向开个隔离槽，同时在隔离槽处放上两个半环隔热板，仅仅提高流速并不能明显改善。其实隔离温度比较好的方法就是设立隔离腔，例如亚临界机组中的炉水泵电机，管道侧为高压高温的水气365°，电机侧内腔温度要控制在70°附近，这个例子或许可以给你一点思路。

由于你这个饼过于薄，不知道用在哪里，是否可以再开隔热槽。即便不能开深槽，是否可以加大饼的外圆开个浅槽，将对半的半环隔热板嵌入铁饼中，也可以隔离正反面间的热通量联系，待操作后，再外圆车掉凹槽部分，因为不了解您这个饼的用途，还请详细说明。对于空气如果强迫对流，其换热系数也很难超过100w/平方米，所以一般的钨合金焊头的电极里都有冷却流体的流道，但是如果你只是相加大正反面的温差，就和冷却介质没有太多关系了，主要还是从隔离腔的设计入手，因为没有隔离腔，即便改善的对流换热系数，也只是同时降低了正反面的温度，但温差却很难降低。我的想法，第一增加隔离腔，第二增加隔离板，在增加正反面间热阻的情况下，同时隔离正面热通量对背面冷却介质的影响。

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作者: wozaicctv 时间: 2014-4-25 08:34
已收到大侠的邮件，我这边是自学ansys的热分析，然后是边学传热学、边学ansys的，但我发现ansys的教材，只教你怎么操作，不告诉你为什么这么做和对结果的判断、分析，而传热学等教材又太偏理论了或都是简化模型，大侠有没有理论、实际结合比较紧密的教材或资料推荐一些呢？
谢谢！

作者: 逍遥处士 时间: 2014-4-25 08:59

伟光发表于 2014-4-24 22:13
铁饼比较薄，正反面的空气间热通量没有有效隔离，其次铁饼中间若增加隔热槽可以增加本身热阻，铁饼干 ...

佩服！
实际我们就是这么做的，在铁饼厚度上开槽，在夹具上做棱，嵌上。

整体：
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装上试块后看背面（隔板材料不好，都烧变形了）：
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装上试块后看正面：
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背部看（小蛋黄）：

我们准备在试块正面喷上一层陶瓷，大约0.3mm。到时温差若还下不来，就准备在背面吹冷气试一试。

请大侠给些建议。

作者: 机械设计-阳光 时间: 2014-4-25 09:04
呵呵，感觉很有才，谢谢楼主分享。不过目前我看不懂。

作者: 伟光 时间: 2014-4-26 19:41

逍遥处士发表于 2014-4-25 08:59
佩服！
实际我们就是这么做的，在铁饼厚度上开槽，在夹具上做棱，嵌上。

是否可以先把挡板喷上，要不这铁板传递到后面的热量也很大啊，然后在厚度方向离喷火加热地方较远的地方加个通冷却水的金属块，然后再在背面吹吹冷风。对了，如果是热疲劳，应该有循环次数，是不是不一定非要稳态大温差，短时的大温差是不是也可以啊，例如弄一个单边5个厚的管子，里面电加热棒加热，到温度上限瞬间进入水中，完成一次温差循环那。

作者: 逍遥处士 时间: 2014-4-26 19:48

伟光发表于 2014-4-26 19:41
是否可以先把挡板喷上，要不这铁板传递到后面的热量也很大啊，然后在厚度方向离喷火加热地方较远的地方加 ...

大侠是说，尽量让热量从圆周方向的夹片上导走？

正面从1300到900，背面跟随，从800到400，温差始终不变。

国内已经有人实现了。

作者: 伟光 时间: 2014-4-26 19:52

wozaicctv 发表于 2014-4-24 11:17
我这边是做光学仪器的，有时候会用到热分析，我觉得设置参数挺难的，不是操作软件难，而是为什么要这么设置 ...

等效热网络图也是可以的，分离热源是一个难点，其次就是对流换热系数和具体流体场有关，比较准确的方法，应该是热与流体场耦合来计算，就是先假定一个温度（通过试验），然后计算流体，根据流体的流速计算对流换热系数，根据系数计算温度场，根据反过来再修正流体分布，进一步修正对流系数，如此反复修正，这样算时间一般要很长的。

作者: 伟光 时间: 2014-4-26 20:25

逍遥处士发表于 2014-4-26 19:48
大侠是说，尽量让热量从圆周方向的夹片上导走？

正面从1300到900，背面跟随，从800到400，温差始终不变 ...

可以先把挡板喷上50道的陶瓷涂料，使挡板对后面的辐射的热影响降到比较低的水平。
尽量封闭后侧，使得前面的热空气无法影响后面，同时提高后面冷却空气的流速。

还有试块是否可以改变一下，即凸凹配合的两个薄圆饼，在其配合面的一侧喷上30道的陶瓷涂料。
这样的试块仅仅在凸凹配合的里侧有热接触连接，而在其外侧配合面被薄的涂层隔离。
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例如上图第三个方案的圆周方向的挡板厚度增加让热通量再导走一部分，是否可行那，一点拙见请兄勿见笑。

作者: 伟光 时间: 2014-4-27 10:27

逍遥处士发表于 2014-4-26 19:48
大侠是说，尽量让热量从圆周方向的夹片上导走？

正面从1300到900，背面跟随，从800到400，温差始终不变 ...

这个东西，哈汽和东安的朋友有人做过，只不过不是这个方式。
对于陶瓷喷涂，我们在高速转子端部的冷却风叶上喷过，为了保护热套时叶片。
隔热的效果还是很好的，我们做过模拟试验，在一个耐高温合金钢板上喷涂
不同厚度的陶瓷涂料，从50道到5mm，5mm厚度时，火焰温度1100时，板子背面200多度。

作者: wozaicctv 时间: 2014-4-28 08:26

伟光发表于 2014-4-26 19:52
等效热网络图也是可以的，分离热源是一个难点，其次就是对流换热系数和具体流体场有关，比较准确的方法， ...

我这边只能用来做一些比较定性的判断，可能知道温度分布递度，但不知道是不是准不准确的温度，只能用来定性判断

作者: fuhuafeng72 时间: 2014-4-28 13:44
楼主分析不错

作者: 浪子gy123 时间: 2014-4-28 23:02
不错，学习了

作者: ffaa1111 时间: 2014-4-29 14:48
不了解，但是签个到，万一碰到可以参考下

作者: 七件夏天衫～ 时间: 2014-6-3 18:50
还没下完积分已然没有了

作者: 未来第一站 时间: 2016-12-3 21:33
顶一个！

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