圍護結構升溫傳熱特性

    對 高低溫試驗箱圍護結構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 方法進行了圍護結構傳熱數(shù)值計算，對3種不同升溫工況下的圍護結構進行傳熱特性分析，使用圍護結構質童系數(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 護結構耗熱量占總耗熱量的比例甚，，因此研究圍護結構升溫 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的微電腦可控式高低溫試驗箱，溫度范圍 -70～100℃；試驗箱內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)的升溫傳熱要復雜于從環(huán)境溫度到高溫穩(wěn)態(tài)的傳熱；
    2）試驗箱內的裝、空載情況也可能對圍護結構產生不同的影響；
    圍護結構傳熱分析

    試驗箱圍護結構由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；里層是圍護結構模型如圖1SUS 304鋼板，厚度1.2 mm。

    數(shù)值計算與分析

    在計算中箱內空氣溫度用升溫工況下的箱內空氣溫度擬合函數(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，升溫過程中圍護結構外壁始終在吸熱；在外壁面溫度升到環(huán)境溫度之前，圍護結構內部始終存在著溫度 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推移，在這期間圍護結構從內、外兩側空氣吸熱，只有外壁面溫度高于環(huán)境溫度之后，圍護結構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之后圍護結構完全進入傳熱穩(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。

    結語

    1）圍護結構由低溫升至高溫時，其內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推移，在這期間 圍護結構從內、外兩側空氣吸熱。只有外壁面溫度高于環(huán)境溫度之后，圍護結構傳熱方向才是單 向朝箱外的。
    2）升溫過程中，高低溫試驗箱內空氣與圍護結構內壁面之間的溫差一直在增大，只有箱內空氣溫度達到設定值后 溫差才開始逐步回落。
    3）圍護結構非穩(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，引人圍護結構質量系數(shù)就可以很容易地求出圍護結構的吸熱量和升溫過程平均耗熱量了。