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消防泵軸承箱加熱溫度不同的原因

文章出處: 人氣：發(fā)表時(shí)間：2017-12-09 11:20

為了找出消防泵軸承箱加熱溫度不同的原因，通過(guò)對(duì)熱量傳遞的數(shù)值計(jì)算，體積損失是影響泵軸承箱發(fā)熱程度的主要因素轉(zhuǎn)移箱體。因此，結(jié)構(gòu)尺寸得到了改善。
     在運(yùn)行大型消防泵軸承箱的過(guò)程中，通常會(huì)加熱到70oC以上的溫度。高溫會(huì)影響潤(rùn)滑油的性能。
    試驗(yàn)表明，即使是同批次的軸承廠家產(chǎn)品，最高箱溫也是高低的，通過(guò)改變軸承的型號(hào)，調(diào)整徑向推力軸承的安裝間隙，不能控制溫度。因此，溫度不確定性的根本原因需要被發(fā)現(xiàn)和有效控制。
     通過(guò)數(shù)值計(jì)算軸承箱內(nèi)的傳熱共軛傳熱（CHT）發(fā)現(xiàn)了過(guò)熱的主要原因。共軛傳熱的問(wèn)題可以分為兩個(gè)計(jì)算區(qū)域，即流體填充區(qū)域和固體區(qū)域。能量在兩個(gè)區(qū)域之間的傳遞過(guò)程中通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程。有限元法（FEM）非常適用于離散計(jì)算方法中的純固體傳熱問(wèn)題。
     基于有限元的有限體積法（FVM）在涉及流體的共軛傳熱問(wèn)題中更為有效。本文采用有限體積法。
   1，傳熱計(jì)算結(jié)果
計(jì)算網(wǎng)格模型，忽略了油箱中的油對(duì)傳熱的影響以及傳熱對(duì)空氣密度差異的影響。這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)軸對(duì)稱的問(wèn)題，所以一個(gè)扇區(qū)可以計(jì)算出來(lái)，其中a和b是軸承的安裝位置，線框?yàn)樗溆酁橄潴w和軸，箱體，軸和空氣接觸部分的空氣對(duì)流熱量轉(zhuǎn)移邊界。
   2是計(jì)算結(jié)果，暖色是高溫，冷色是低溫。盡管計(jì)算機(jī)具有很強(qiáng)的計(jì)算和分析能力，但實(shí)際的工程問(wèn)題有時(shí)是復(fù)雜的，相關(guān)的計(jì)算參數(shù)也有一些相似之處。這對(duì)計(jì)算的準(zhǔn)確性有影響，應(yīng)該在計(jì)算中充分理解。在分析計(jì)算結(jié)果時(shí)，要注意邊界條件不確定性的影響。
    在軸承箱傳熱計(jì)算中，水對(duì)流換熱是由泵體積損失引起的強(qiáng)制對(duì)流換熱。其傳熱系數(shù)與泵的容積損失有關(guān)，應(yīng)由設(shè)計(jì)來(lái)控制。然而，制造過(guò)程中的尺寸變化導(dǎo)致體積損失的不確定性，導(dǎo)致水對(duì)流換熱系數(shù)的不確定性。計(jì)算表明，傳熱系數(shù)變化很大。對(duì)于速度大于ns = 76的消防泵，當(dāng)容積效率在90％到98％之間時(shí)，傳熱系數(shù)等于流量，390W / m2·oC?·1240W / m2·℃的變化范圍。空氣對(duì)流換熱是一種自然對(duì)流換熱，其傳熱系數(shù)和泵的環(huán)境，因此存在不確定性。考慮到消防泵通常安裝在室內(nèi)，空氣流速變化不會(huì)很大，所以傳熱系數(shù)不會(huì)有太大的變化。如果風(fēng)速?gòu)?m / s變化到6.4 / s，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，空氣的平均傳熱系數(shù)為5W / m2。 oC至25 W / m2°C
    水對(duì)流換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣對(duì)流換熱系數(shù)，這是影響換熱的主要因素，同時(shí)強(qiáng)制對(duì)流換熱可由設(shè)計(jì)者控制。因此，如圖3所示，觀察水對(duì)流換熱系數(shù)和平均空氣對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的影響，看它們對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。圖3所示的溫度是軸承箱的最高溫度，通常位于靠近離開(kāi)泵葉輪的軸承處。單軸承加熱功率1000W，環(huán)境溫度20oC。由此可見(jiàn)，由于水對(duì)流換熱系數(shù)的變化幅度比平均空氣對(duì)流換熱系數(shù)范圍要大得多，所以水對(duì)流會(huì)影響軸承箱的最高溫度。
   有效的溫度控制措施為了控制溫度可以降低容積效率，如果最高溫度不高于70oC，那么水對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)不小于500w / m2·℃，并據(jù)此計(jì)算出泵的容積效率和相應(yīng)的零件尺寸。

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