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标题: 如何计算冷却速度 [打印本页]
作者: 天若有情    时间: 2016-6-21 08:14
标题: 如何计算冷却速度
我们有一个零件通过热处理以后进行空冷处理，零件尺寸很小一块钢板（45#）尺寸600*600，冷却采用风机吹入风盒，风盒一面打孔，开孔为3mm孔间距20mm，吹风口风压约8000par，，吹风面距离零件表面30mm左右，基本上散热都全部排向大气，零件加热后的温度为450℃左右，吹风冷却；现在由于库房有一风机风压达不到8000par只有4500par，但是风量很大，不知道如果将3mm孔扩大增加出风量是否能够达到上述高压的冷却效果.如何计算出零件的冷却速度啊，是不是冷却速度和单位时间吹在零件表面的风量有关啊，吹在零件表面的风量是不是根据风压算出风速，风速乘以打孔面积就是风量吗？是否可以这样计算
作者: 天若有情    时间: 2016-6-21 08:15

/ |' k& F* a8 f) x5 n/ t在线等超级高手出现
作者: 天若有情    时间: 2016-6-21 08:35
就想问一下同条件下的冷却速度是否和吹在零件上的流量有关啊，高压打孔少但流速搞，低压打孔多但流速低是否从中单位时间上吹在零件流量相同就等同于冷却速度相同。
作者: 李简    时间: 2016-6-21 08:56
大学物理第二册
作者: 广州粤研钟彦华    时间: 2016-6-21 10:40
工件风冷设计计算0 F8 ?6 m1 w4 S" `2 q" X* `2 ^  h

. }$ W: r$ o' u# l( [: ]工件材料：铝合金6 {# j& Q  b  r5 H" x3 ?. N
工件重量：m=20kg
' G; S  K. @5 Y工件表面积:A=0.1*6=0.6m2/ s+ i1 {( y2 s( H% T# q
: I8 a( _, w" k& [* h
温度下降值：ΔT=2℃
. C9 r% `, ]  e! ^, x9 R温度下降时间:t=20秒
! \8 W; K5 Q4 D1 ]/ j. E8 C, H6 w4 _. A/ d  \" N0 S+ W# f1 m
换热系数：
/ A; G  j& f8 w6 g无风：K=8W/m2.k
5 Z/ }7 Z% V/ Y5 H自然风:K=15 W/m2.k0 H/ `1 [( x5 x  C# Y1 I" q! m0 ~! Z
风扇风：K=23 W/m2.k
) M* }6 k# ~- z3 k6 l7 Q/ p2 E( e! A- O  k5 I2 g' J* L% g* i
铝比热：C=0.2kcal/kg.k$ p" P- L2 Z$ ?. ~2 H1 Z( p: m
+ S. b- \+ M0 g. x, q7 N7 _+ M
工件热能：W=CmΔT=0.2*20*2=8kcal=8*4.2kJ=33.6kJ
  I5 D6 a+ ^; h* P% w4 S工件热功率：P=W/t=33.6/20=1.68kW=1680W- t5 s* ^& T1 |; P% W0 G9 ]9 G
1 q2 I# n2 F6 X, H2 @) B  g
工件冷却所需温差：% o" X8 i0 o0 @5 u: V! e8 J
ΔT’=P/K=1680/8/0.6=350K(无风)" s. d: c0 @* L3 ]/ _  G. ]
ΔT’=P/K=1680/15/0.6=187K(工件6面自然风)/ H. c2 |1 O$ I) w* J$ I! {8 Y
ΔT’=P/K=1680/23/0.6=122K(工件6面风扇风)) `8 _! t4 M* ?& f5 Y+ T# n
, h7 L$ J8 C9 w( f' u1 G2 N! R
结论:: {$ d8 z6 P; Q3 V& y
冷却时间短，需要超大的温差，无解。; _. {4 n' m6 X. C6 L4 ^
应加大冷却时间，如2分钟，则所需温差下降6倍，ΔT=20K(工件6面风扇风)，有解。2 Z7 S% i5 U+ Y% V) s% c) Y( |

  i; l5 _& v- g+ J" v( S% w+ |4 Y/ g5 U5 k; W* @# S5 W
作者: 天若有情    时间: 2016-6-21 11:47
广州粤研钟彦华 发表于 2016-6-21 10:40
$ d, S& h0 q9 W2 J, k6 u5 E; \工件风冷设计计算9 p( h$ \4 d4 A! j

( Z% T- I: |6 c7 M* Q9 @工件材料：铝合金
. b0 `$ h. u, b! V: W# ~% w% y
高手，我说的是都是同条件下的冷却速度是否相同。你这样已经计算出了风冷的冷却速度了。是否可以这样算：直接算出单位时间吹在零件表面的流量相同就可以了是吗
! @, \" v( X4 X/ N
作者: loplop    时间: 2016-6-21 12:35
除尘器的滤纸的阻力也只2000Pa而已，你觉得有必要用8000Pa么？
作者: 天若有情    时间: 2016-6-22 08:17
loplop 发表于 2016-6-21 12:35
+ G, ~, u- \8 |) N9 d3 b" I除尘器的滤纸的阻力也只2000Pa而已，你觉得有必要用8000Pa么？
+ U; t# k5 V- p5 {7 z9 }. v, _/ Y7 _' I
产品需要 ，实验最低8000par
: f) S8 f5 n$ H5 s
作者: 设计院小白    时间: 2016-6-23 00:07
个人认为这是一个对流换热问题，包含热传导和热对流（不考虑热辐射），空气温度和流速都对冷却速度有影响。要精确计算必须知道流动空气的温度分布，零件表面温度梯度等，基本上没有解析解，只能数值求解。
3 R- u3 v1 w" i2 X  _, F钟大侠的计算方式应该是直接采用了牛顿冷却定律，这里的关键就是换热系数k的选取了。也想请教下钟大侠，那几个k值是如何确定的？是经验数据吗？或者以前实验测定的？
作者: 设计院小白    时间: 2016-6-23 00:20
这是一个对流换热问题，包含传导和对流（不考虑辐射）。如果要精确计算的话，要知道流动空气温度分布和金属表面的温度梯度，基本没有解析解，只能数值求解。钟大侠应该是直接用的牛顿冷却公式，这个的关键就是换热系数的选取了。也想请教下钟大侠，这几个k值是如何选取的？是经验数据吗？或者做过相关实验得到的？, W! u3 B6 Q" Y7 J; ~* S$ ?' h4 r3 H
作者: 天若有情    时间: 2016-6-23 10:09
设计院小白 发表于 2016-6-23 00:20
+ `" p! M$ F7 I& z这是一个对流换热问题，包含传导和对流（不考虑辐射）。如果要精确计算的话，要知道流动空气温度分布和金属 ...
7 f; \9 ~; v, R8 T/ Z0 ^
现在没有办法计算出换热系数，那只有假定零件和外部温度变化等情况都是一定的不变的，现在可变的就是风压和吹在零件表面的面积是可变的。那这样是不是就是可以用单位时间上吹在零件上的流量来衡量两者的冷却速度是否相同。  再不行就只好多做实验进行对比一下，验证一下是否正确。
作者: 设计院小白    时间: 2016-6-23 12:21
天若有情 发表于 2016-6-23 10:09" b5 T% _% N  n9 K. ]5 u6 ]
现在没有办法计算出换热系数，那只有假定零件和外部温度变化等情况都是一定的不变的，现在可变的就是风压 ...

4 W. ^; r9 f% k7 j7 N现在的问题时很难定量计算，只是定性分析的话，风速越快，接触面积越大，冷却速度越快，但只知道这个意义不是很大。用牛顿冷却定律实际上也没有简化问题，只是把问题都归结到换热系数的取值上去了。而换热系数通常取一个经验数值，但实际是一个函数。这种问题实验是最可靠的方法。
作者: 流氓兔1717    时间: 2016-6-27 16:41
围观
作者: justan    时间: 2019-5-9 18:00
广州粤研钟彦华 发表于 2016-6-21 10:402 R+ f* ~7 U, c
工件风冷设计计算
9 ^4 A& M) {" D& U; b1 }9 e5 ]0 _8 I5 y5 ^
工件材料：铝合金

2 x: m! b& S( w5 G有用处，但下载不起。4 C- f- x* f( A" S8 [
作者: junshi1010    时间: 2020-11-9 14:01
非常感谢！
作者: junshi1010    时间: 2020-11-9 14:01
非常感谢计算！
作者: 攻城狮_jhjiang    时间: 2020-11-18 10:08
上面的大侠工件冷却所需温差是什么意思
作者: 赵挺    时间: 2022-2-17 16:06
多谢分享！！！



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