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淺析計算絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶中的電阻值方式

來源:上海自動化儀表有限公司簡介作者:上海自動化儀表股份有限公司介紹網(wǎng)址:http://www.shzy3.cn

   容納在密封外殼中的電氣或電子部件由于形成熱點而特別容易過熱。絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶可以用在部件上以提供局部冷卻以減輕熱點的影響和/或為關(guān)鍵部件提供額外的冷卻。密封外殼中的絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的性能受到外殼尺寸,其他發(fā)熱部件的接近,空氣自由流過絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的能力以及外殼的內(nèi)部/外部表面發(fā)射率的影響。為了能夠估算絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶性能,我們對外殼布局和絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶做出一些假設(shè)。

      1.外殼中的結(jié)構(gòu)不會顯著阻礙氣流在整個外殼中的移動
      2.由于外殼中沒有通風(fēng),因此通過熱電偶的空氣流不受限制
      3.其他發(fā)熱部件和絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶之間的輻射交換可以忽略不計。
如果您堅信這些假設(shè)對您的情況無效,那么您的設(shè)計的計算流體動力學(xué)/有限元分析將是您最準(zhǔn)確的替代分析方法。


      圖1顯示了密封外殼中的絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶,其中確定了傳熱模式,?絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶在外殼中垂直定向。假設(shè)發(fā)熱元件均勻地分散在外殼內(nèi),因此沒有空氣溫度與平均溫度變化很大的區(qū)域。圖2示出了熱阻網(wǎng)絡(luò),其表示從外殼中的熱電偶和其他熱源到外殼的內(nèi)表面,穿過外殼壁,然后從外殼表面到大氣的熱流路徑。
      由絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶冷卻的熱源產(chǎn)生的熱量為Qs。外殼中所有其他組件產(chǎn)生的熱量總和為Q,總絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶熱阻的元件熱阻為:Rhs-conv是由于從絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶到外殼內(nèi)的空氣的對流引起的熱阻。
      該變量乳膠配方考慮了絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶底座和散熱片尖端之間溫度的降低,因為用于計算對流和輻射系數(shù)的所有相關(guān)性都假設(shè)絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶處于恒定溫度。
      hhs-conv的計算基于在恒定溫度下通過加熱垂直平行板的自然對流的相關(guān)性。?絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的散熱片可以近似為平行板。注意,絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶外表面上的流動的對流系數(shù)h通常將大于使用等式3計算的值。由于使用計算的對流系數(shù),外部區(qū)域通常遠小于絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的總表面積。在等式3中,絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的整個表面區(qū)域不應(yīng)顯著影響精度。該計算用于與絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的基部尺寸相同的熱源,因此在計算中不包括擴散阻力。如果熱源小于絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶底座,則應(yīng)考慮熱擴散阻力。此計算中也不包括接觸或結(jié)電阻。
      Rhs-rad是由于從絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶到外殼內(nèi)表面的輻射引起的熱阻。
      由于從絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶到外殼內(nèi)表面的輻射熱傳遞的詳細計算非常復(fù)雜且非常冗長,因此將使用絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的表觀輻射表面積。想象一下,絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶是一個具有相同外部尺寸的固體塊。表觀表面積是該塊的外表面積,不包括附著熱源的區(qū)域。使用等式11計算表觀表面積。
      在定義了所有絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶的情況下,下一步是解決溫度Ts,Ti內(nèi)部平均外殼空氣溫度,T是外殼內(nèi)表面溫度和Tes外殼外表面溫度。能量守恒原理指出進出絕緣式單芯鎧裝n型熱電偶每個節(jié)點的熱流(能量)之和應(yīng)等于零。為滿足能量守恒的每個節(jié)點寫出等式得到以下等式。
      為了求解節(jié)點1到4的未知溫度,必須使用數(shù)值求解器同時求解方程14,15,16和17。