管状电加热器升温特性的数值计算（可编辑）

管状电加热器升温特性的数值计算（可编辑）管状电加热器升温特性的数值计算（可编辑）管状电加热器升温特性的数值计算、, ... 中国科技论文在线第卷第瑚年月管状电加热器升温特性的数值计算张敏 ,商立英 , 张钧波 ,卢学山.南京理工大学动力工程学院,南京; 中国一航第一飞机设计研究院,西安摘要:在非结构化网格中,采用基元有限容积方法和全隐时间格式,数值模拟了一种管状电加热元件的热力特性。通过分析非稳态温度场的变化.研究了电绝缘材料不同填充率过程中的升温特性。从计算结果中得出绝缘材料压紧度增大时,其导热系数非线性地增大,使得...

管状电加热器升温特性的数值计算（可编辑）管状电加热器升温特性的数值计算、, ... 中国科技论文在线第卷第瑚年月管状电加热器升温特性的数值计算张敏 ,商立英 , 张钧波 ,卢学山.南京理工大学动力工程学院,南京; 中国一航第一飞机设计研究院,西安摘要:在非结构化网格中,采用基元有限容积方法和全隐时间格式,数值模拟了一种管状电加热元件的热力特性。通过分析非稳态温度场的变化.研究了电绝缘材料不同填充率过程中的升温特性。从计算结果中得出绝缘材料压紧度增大时,其导热系数非线性地增大,使得电加热器温升特性非线性变化。这些结果同时与结构化网格中的结果进行比较,证明了结论的正确性和可靠性。关键词:数值传热;非结构化网格;非稳态热传导;电加热器中图分类号:文献标识码: 文章编号: ? ?? , , ,. & ., ; . , , ’ :。 ‘ . , . . .:;/ ;;管状电加热器因具有结构简单、使用寿命长、物理性质和网格生成热效率高和使用安全等特点,在日常生活和工业界中被广泛地使用七。本研究运用非结构化网格和有型管状电加热器由铁铬铝或镍铬电热合金限容积方法,数值计算管状电加热元件,在绝缘材材料绕成,其几何形状如图所示。其中的螺旋型料不同填充率中的非稳态传热过程。从计算结果中元件作为发热体,外面套以金属护套管,中间空隙得出绝缘材料压紧度增大时,其导热系数非线性地部分填满具有良好导热性和电绝缘性的结晶氧化镁粉末,两端封口密封而成。对于铁铬铝或镍铬加热增大,使得电加热器温升特性非线性变化。同时与发展比较成熟的结构化网格计算结果进行比较,以材料的热物理性质选取为:比热 / ; 此验证本结果的正确性和可靠性。密度 ~ / 。由于日常生活使用,电作者简介:张敏一,男,副教授,. .. 中国科技论文在线表 / 。此问题表面热功率为 . ×/ , 加热器升温时间不宜太长,导热系数很大程度上受粉末压实程度的影响 ,其热功率数值在直径为,长度为的电加热器实际放出的热能是: .. /之间变化。 ./能量是从与电加热体相关的体积中放出的,即从? ,? . // 控制体积中,其体积等于: :万× . 一 .. 。故内热源为::一 : : ::: . / , . 由于加电流时,有热源存在于 ? . 的区域内,整个计算区域分成个部分来生成网格, 图给出非结构化网格的戈分图,网格总数为管状电加热器个单元。瞄州鹏耋州州衄差言肼加热元件圆形横截面图管状电加热器示意图.图计算区域网格的划分从图中可以看出,加热器的长度比其直径大. /得多,因此沿加热元件长度方向的温度变化可以忽略不计。所以,此问题可以简化为具有内热源的轴对称非稳态传热问题。外壳材料具有两个特点:其一数值计算和分析是热扩散系数大约是电绝缘材料的倍;其二是与加热元件的其它尺寸相比,外壳是很薄的。图给出了热绝缘材料在不同压紧状态下的温鉴于以上两个的原因,可以认为外壳的热惰性度变化曲线。由图中可以看出,当绝缘材料压紧时, 对元件的瞬时性影响很小,数值计算时可不包括外导热性能大大提高,加电负荷后温度升高迅速。在壳材料。对于对流换热的情况,假设服从沸腾特性图中,符号方块形代表压紧状态,符号三角形为曲线,在边界上的对流换热系数取如下数值: 未压紧状态。在压紧状态下,加热元件外表面温度对于温差 ?? ?时, 达到?时,所需要的时间少于 ,明显少于未 / ; 压紧状态下所用的时间。绝缘材料压紧时导热系数对于温差一 ?时, 高,反之导热系数小剖。/ × × ? 】 / 由于采用结构化网格,求解非稳态传热问题式中, 为边界温度, 为环境温度。加热元件内已经非常成熟。关于结构化网格的内容和程序见部热源项发热量的计算,以单位面积上的热功率来文献【】。在此将用结构化网格计算得出的结果作为管状电加热器升温特性的数值计算第卷第期年月依据,与采用非结构化网格和全隐式时间格式,数外皮表面温度达到 ?时, 采用两种方法进行数值值计算非稳态温度场分布的本程序计算得到的结果模拟,得到的结果比较如图所示。进行比较,以验证计算结果的可靠性和正确性。当 ? ? ?一索臌重 ? 舳 ? 的 ? ? ? ?鲫阳? ?压繁的如鲫砌。 . ? ? ? ? ? ?一 .. , . 赠 . 。 . . . . . . . . . 。。 . . . . . . . . . . . . . . . 。 . . . . . . . . . . . . 。。 . . . . . . . . . . 。 . . 。 . . . . 。 . . . . . . 。 . . ...... . 时间/ 图不同压紧状态下加电后温度变化情况的比较. 工 \ ? 非续掏辫格压鬟一一、 \? ?一蝻绚辫格压蘩 \\ 一×一鲭槽搿播素压紧一 . 赠 ~ 一 ? ×、、、一 ~ 叉? . 一 . .. .. .. .. 图结构与非结构网格计算结果的比较. 总体而言,本研究开发的非结构化网格计算程从图计算结果的比较可以看出,采用非结构序,用于计算非稳态导热问题得到的结果是可信的。化网格和结构化网格,计算得到的温度分布变化趋关于非结构化网格中,热传导公式推导离散的内容势是一致的。计算结果基本相符,只是非结构化网和计算原程序见文献【】。格计算的温度偏高一些。在未压紧状态时,两者计算得到的最高温度误差为 . %,在允许的范围之内; 结论在压紧状态下,计算得到的最高温度相对误差比较在非结构化网格中,用基元有限容积方法和全大,约为 . %。

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