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消防泵軸承箱傳熱核算以及控溫辦法
中國軸承網 發布時間:2012/11/05
在大型消防泵運轉進程中軸承箱常常發熱，溫度可達70ºC以上。溫度過高將影響潤滑劑的功能。實驗標明即便同一批產物，箱體最高溫度也有高有低，經過替換軸承品種、調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。經過軸承箱傳熱共軛熱傳遞(CHT：conjugateheattransfer)數值核算找到了招致溫度過高的主要緣由。共軛熱傳遞問題可以分紅兩個核算區域，充溢流體的區域和固體區域。能量活動經過分散進程在兩個區域間傳遞。在離散核算方法方面，有限元法(FEM)十分適用于樸實的固體傳熱問題，在觸及流體的共軛熱傳遞問題中根據有限元的有限體積法(FVM)更為有用。本文選用有限體積法。
1、傳熱核算結果剖析
疏忽箱體內潤滑油對傳熱的影響以及空氣密度差招致傳熱的影響，該問題是軸對稱問題，因而可以核算一個扇形區域，a、b是軸承裝置方位，線框內為水，其他為箱體與軸，箱體、軸與空氣觸摸部分為空氣對流傳熱鴻溝。圖2是核算結果，暖色為高溫，冷色為低溫。盡管核算機的核算剖析才能很強，但實踐工程問題有時很雜亂，有關的核算參數有必定的近似性。這對核算精度有影響，在核算時應對這點有充沛的知道。在剖析核算結果時，要注意到鴻溝條件的不確定性所發生的影響。軸承箱傳熱核算中，水對流換熱是水泵的容積丟失發生的逼迫對流換熱，它的傳熱系數與水泵的容積丟失關聯聯，應該可以由描繪操控。但制作加工時的尺度誤差招致了容積丟失的不確定性，也就招致了水對流傳熱系數的不確定性。核算標明傳熱系數的改變規模很大，關于比轉速ns=76的消防泵，當容積功率在90%到98%時，與其流量相等價的傳熱系數一般在390W／m2·ºC~·1240W／m2·℃規模內改變。空氣對流換熱是天然對流換熱，它的傳熱系數與水泵所在的環境關聯，因而也有不確定性。思考消防泵一般裝置在室內，空氣活動的速度改變不會很大，因而傳熱系數的改變不會很大。若是風速在0m／s~6.4／s規模內改變，依照經歷公式，空氣均勻傳熱系數在5W／m2.ºC到25W／m2·℃的規模內改變。
水對流傳熱系數遠比空氣對流傳熱系數大，它是影響傳熱的主導要素，一起逼迫對流換熱可以由描繪者操控。因而如圖3所示以水對流傳熱系數、均勻空氣對流傳熱系數這兩個參數的改變來調查它們對核算結果的影響。圖3所示溫度為軸承箱體的最高溫度，此點一般坐落遠離水泵葉輪的軸承鄰近。單個軸承發熱功率為1000W，環境溫度為20ºC。可以看出，因為水對流傳熱系數的改變規模比均勻空氣對流傳熱系數的改變規模大得多，因而水對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下降容積功率，若是最高溫度不大于70ºC，則水對流傳熱系數應不小于500w／m2·℃，并以此為根據核算水泵容積功率及相應零件尺度。
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