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消防泵軸承箱傳熱核算以及控溫辦法
中國(guó)軸承網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2012/11/05
在大型消防泵運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中軸承箱常常發(fā)熱，溫度可達(dá)70ºC以上。溫度過(guò)高將影響潤(rùn)滑劑的功能。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明即便同一批產(chǎn)物，箱體最高溫度也有高有低，經(jīng)過(guò)替換軸承品種、調(diào)整向心推力軸承裝置空隙也不能操控溫度。因而需求找到溫度不確定的根本緣由，而且有用加以操控。經(jīng)過(guò)軸承箱傳熱共軛熱傳遞(CHT：conjugateheattransfer)數(shù)值核算找到了招致溫度過(guò)高的主要緣由。共軛熱傳遞問(wèn)題可以分紅兩個(gè)核算區(qū)域，充溢流體的區(qū)域和固體區(qū)域。能量活動(dòng)經(jīng)過(guò)分散進(jìn)程在兩個(gè)區(qū)域間傳遞。在離散核算方法方面，有限元法(FEM)十分適用于樸實(shí)的固體傳熱問(wèn)題，在觸及流體的共軛熱傳遞問(wèn)題中根據(jù)有限元的有限體積法(FVM)更為有用。本文選用有限體積法。
1、傳熱核算結(jié)果剖析
疏忽箱體內(nèi)潤(rùn)滑油對(duì)傳熱的影響以及空氣密度差招致傳熱的影響，該問(wèn)題是軸對(duì)稱問(wèn)題，因而可以核算一個(gè)扇形區(qū)域，a、b是軸承裝置方位，線框內(nèi)為水，其他為箱體與軸，箱體、軸與空氣觸摸部分為空氣對(duì)流傳熱鴻溝。圖2是核算結(jié)果，暖色為高溫，冷色為低溫。盡管核算機(jī)的核算剖析才能很強(qiáng)，但實(shí)踐工程問(wèn)題有時(shí)很雜亂，有關(guān)的核算參數(shù)有必定的近似性。這對(duì)核算精度有影響，在核算時(shí)應(yīng)對(duì)這點(diǎn)有充沛的知道。在剖析核算結(jié)果時(shí)，要注意到鴻溝條件的不確定性所發(fā)生的影響。軸承箱傳熱核算中，水對(duì)流換熱是水泵的容積丟失發(fā)生的逼迫對(duì)流換熱，它的傳熱系數(shù)與水泵的容積丟失關(guān)聯(lián)聯(lián)，應(yīng)該可以由描繪操控。但制作加工時(shí)的尺度誤差招致了容積丟失的不確定性，也就招致了水對(duì)流傳熱系數(shù)的不確定性。核算標(biāo)明傳熱系數(shù)的改變規(guī)模很大，關(guān)于比轉(zhuǎn)速ns=76的消防泵，當(dāng)容積功率在90%到98%時(shí)，與其流量相等價(jià)的傳熱系數(shù)一般在390W／m2·ºC~·1240W／m2·℃規(guī)模內(nèi)改變。空氣對(duì)流換熱是天然對(duì)流換熱，它的傳熱系數(shù)與水泵所在的環(huán)境關(guān)聯(lián)，因而也有不確定性。思考消防泵一般裝置在室內(nèi)，空氣活動(dòng)的速度改變不會(huì)很大，因而傳熱系數(shù)的改變不會(huì)很大。若是風(fēng)速在0m／s~6.4／s規(guī)模內(nèi)改變，依照經(jīng)歷公式，空氣均勻傳熱系數(shù)在5W／m2.ºC到25W／m2·℃的規(guī)模內(nèi)改變。
水對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)比空氣對(duì)流傳熱系數(shù)大，它是影響傳熱的主導(dǎo)要素，一起逼迫對(duì)流換熱可以由描繪者操控。因而如圖3所示以水對(duì)流傳熱系數(shù)、均勻空氣對(duì)流傳熱系數(shù)這兩個(gè)參數(shù)的改變來(lái)調(diào)查它們對(duì)核算結(jié)果的影響。圖3所示溫度為軸承箱體的最高溫度，此點(diǎn)一般坐落遠(yuǎn)離水泵葉輪的軸承鄰近。單個(gè)軸承發(fā)熱功率為1000W，環(huán)境溫度為20ºC。可以看出，因?yàn)樗畬?duì)流傳熱系數(shù)的改變規(guī)模比均勻空氣對(duì)流傳熱系數(shù)的改變規(guī)模大得多，因而水對(duì)流更能影響軸承箱的最高溫度。
2、有用控溫辦法
為了操控溫度可以恰當(dāng)下降容積功率，若是最高溫度不大于70ºC，則水對(duì)流傳熱系數(shù)應(yīng)不小于500w／m2·℃，并以此為根據(jù)核算水泵容積功率及相應(yīng)零件尺度。
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