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楼主: 伟光

【热分析实例】大型电机双层空心板Ansys绝缘热分析总结

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发表于 2014-4-22 21:11:51 | 显示全部楼层
对流换热系数150w/m2,大侠用的什么介质呢  
空气强制对流一般达不到这么大

点评

呵呵,理解的,电机一块要向大侠多学习了。ansys新的版本里有icepak模块,用来做过简单机柜的散热,挺方便的。  发表于 2014-4-22 21:32
只能告诉你不是空气,这是我做特种电机某结构原理性验证时作的一个工作,和移动核动力有关系。一般空气强对流在20-100之间,自然对流3-20,至于150嘛,嘻嘻,你懂得。。。。望理解。  发表于 2014-4-22 21:21
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发表于 2014-4-22 22:00:45 | 显示全部楼层
求教群主,3300V的重载低速变频电机(800kW-1600kw)是什么类型的?同步的还是异步的好,永磁的可行吗?变频一体的电机技术成熟吗?

点评

变频系统方面,德国主要走的是高压路线,至于i单机功率电机方面不是问题,一般变频器大于5MW价格就非常贵了,通常两个小些的一同带动电机,我们做过的同步电动机20MW,用的两组10MW变频器使用。  发表于 2014-4-23 19:38
我的QQ,1927959925,有机会咱们聊聊;  发表于 2014-4-23 11:31
回复的很专业;因为不是搞电机,所以不是很清楚;但是见到有单位搞400kW-1000kW,1140V的永磁同步变频一体电机;德国Breuer是1140V和3300V的变频一体机,最大在用的功率是单机1200kW,但是3300V的故障较多  发表于 2014-4-23 11:31
一般这样的低速,电机交交变频系统,工程上频率一般不超过工频的一半,那样就最好用同步电机,如果是交直交变频系统,频率就没有限制,则可以 选择异步电机。至于哪个最好,要看整体要求,没有绝对的好坏。  发表于 2014-4-22 22:19
一般电机的振速限制都在2.8mm/s,电力电子器件和电路板和机座合为一体,长期在这种振动下,会降低电子器件的连接可靠性,在系统安全要求比较大的地方,不建议如此布置。  发表于 2014-4-22 22:13
变频一体,也只不过把变频组件放在电机机壳上,当然缩短的变频器的输出电缆距离,减少了共模和浪涌电压影响,但是我觉得意义不大,对于小的拖动系统,倒是缩小了空间,可是增加的耦合度,降低了可靠性。  发表于 2014-4-22 22:11
同样的轧机电机,我即弄过同步的也,弄过异步的,这要看你系统的综合考虑,选哪张要看你的要求,其实对负载要求不高的风机和水泵,永磁的也是可以用的。  发表于 2014-4-22 22:08
同步和异步,如果变频话,差别主要在控制和功率因数上,前者功率因数可超前,可滞后,可为1,后者较小一般0.7几-0.9几不等。控制上,同步可以开环比较容易实现矢量控制,异步需要编码器。但是编码器总比励磁系统简单  发表于 2014-4-22 22:06
重载,需要过载比较强,就排除永磁了,因为永磁同步电机转子是永磁体,无法像电励磁那样通过过励而加大扭矩。永磁体则不能,所以永磁电机的转速比就比较小,低速弱磁是它难以从控制角度克服的本体问题。  发表于 2014-4-22 22:04
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发表于 2014-4-23 19:06:35 | 显示全部楼层
好东东啊
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发表于 2014-4-24 11:17:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 wozaicctv 于 2014-4-24 11:26 编辑

我这边是做光学仪器的,有时候会用到热分析,我觉得设置参数挺难的,不是操作软件难,而是为什么要这么设置,比如对流系数,workbench上停滞空气的对流系数默认为5W/m2*K,实际我们应该用多少?如果是5,计算出来的温度,跟实际测的温度差挺多的,这时候就有疑问了,是自己哪个地方设置不对?又找不出来。网格划得好不好,也不知道怎么判断。有时候通过实际测试反推出一些参数,但这些参数能不能用到别的产品上呢,因为产品差异蛮大的,因为大多时候是想在开发新产品前,计算出温度场,来指导改进,但也不知道对不对,如果相差很大或做出来再测再改,那好像没多大意义。

大侠积分不够,能否发一份到我的邮箱:lmhennb@126.com  谢谢!

点评

已经发送,请查收。其实对流系数,要作流体分析和试验双验证,而流体又涉及介质粘度,粘度又受制于温度,所以需要分结构的试验验证,需要流体计算和流体试验进行。热的计算有两个前导,即热源和流速的准确计算。  发表于 2014-4-24 19:02
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发表于 2014-4-24 12:37:13 | 显示全部楼层
MARK!
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发表于 2014-4-24 21:04:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 逍遥处士 于 2014-4-24 21:18 编辑

大侠您好,有个问题向您请教。

一个Φ25.4*5的铁饼,正面用火焰加热,背面用风嘴吹常温空气冷却。现在正面能升到1300℃,背面却只能降到1100℃,再也下不去。

我想达到正面1300℃,背面800℃。考虑背面吹冷空气,正面加大氧燃气流量,两面拔河,达到500℃的温差。大侠觉得这样可行吗?(忽略圆周边上的散热影响,热导率约为16*W/m*K)

或者还用常温空气,但是使劲加大流速,这样温度是否能降下来?个人感觉可能性不大,觉得空气温度不下来,再怎么吹,背部温度也下不来。因为铁饼本身的热导率太大了。
  
谢谢!
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 楼主| 发表于 2014-4-24 22:13:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 伟光 于 2014-4-24 22:33 编辑
逍遥处士 发表于 2014-4-24 21:04
大侠您好,有个问题向您请教。

一个Φ25.4*5的铁饼,正面用火焰加热,背面用风嘴吹常温空气冷却。现在正 ...

    铁饼比较薄,正反面的空气间热通量没有有效隔离,其次铁饼中间若增加隔热槽可以增加本身热阻,铁饼干什么用,可否在铁饼厚度方向开个隔离槽,同时在隔离槽处放上两个半环隔热板,仅仅提高流速并不能明显改善。其实隔离温度比较好的方法就是设立隔离腔,例如亚临界机组中的炉水泵电机,管道侧为高压高温的水气365°,电机侧内腔温度要控制在70°附近,这个例子或许可以给你一点思路。

    由于你这个饼过于薄,不知道用在哪里,是否可以再开隔热槽。即便不能开深槽,是否可以加大饼的外圆开个浅槽,将对半的半环隔热板嵌入铁饼中,也可以隔离正反面间的热通量联系,待操作后,再外圆车掉凹槽部分,因为不了解您这个饼的用途,还请详细说明。对于空气如果强迫对流,其换热系数也很难超过100w/平方米,所以一般的钨合金焊头的电极里都有冷却流体的流道,但是如果你只是相加大正反面的温差,就和冷却介质没有太多关系了,主要还是从隔离腔的设计入手,因为没有隔离腔,即便改善的对流换热系数,也只是同时降低了正反面的温度,但温差却很难降低。我的想法,第一增加隔离腔,第二增加隔离板,在增加正反面间热阻的情况下,同时隔离正面热通量对背面冷却介质的影响。

未命名.JPG

点评

以上的问题,可以按照1楼的我提供的方法,使用ansys进行模拟分析,这类隔热屏我们算过比较多,这种结构相对比较容易实现您双面高温差的需求,亚临界、超临界炉水泵及核岛的一部分主泵都是采用这个思路。  发表于 2014-4-24 22:28
对于隔热板的选择,有两大类,一种是几种热传导性能比较差的材料复合在一起;还有一种就是高分子水凝胶,通过化学键组成一个网状的结构,当它从固态变成液态时就大量吸热,对热辐射、热对流有很高的隔离效果。  发表于 2014-4-24 22:22
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发表于 2014-4-25 08:34:30 | 显示全部楼层
已收到大侠的邮件,我这边是自学ansys的热分析,然后是边学传热学、边学ansys的,但我发现ansys的教材,只教你怎么操作,不告诉你为什么这么做和对结果的判断、分析,而传热学等教材又太偏理论了或都是简化模型,大侠有没有理论、实际结合比较紧密的教材或资料推荐一些呢?
谢谢!

点评

热辐射确实很容易忽视,谢谢了  发表于 2014-4-28 08:22
简化模型与试验修正这个很少有书同时讲,这个纯靠仿真是不行的,要不断积累流体分布及有效换热系数,尤其热辐射的反射与传导是比较容易忽视的,从做简单的产品一部分入手,校准好发热源和流体流速及对流系数。  发表于 2014-4-25 20:57
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发表于 2014-4-25 08:59:17 | 显示全部楼层
伟光 发表于 2014-4-24 22:13
铁饼比较薄,正反面的空气间热通量没有有效隔离,其次铁饼中间若增加隔热槽可以增加本身热阻,铁饼干 ...

佩服!
实际我们就是这么做的,在铁饼厚度上开槽,在夹具上做棱,嵌上。

整体:
1.jpg

装上试块后看背面(隔板材料不好,都烧变形了):
背面.jpg

装上试块后看正面:
正面.jpg

背部看(小蛋黄):


我们准备在试块正面喷上一层陶瓷,大约0.3mm。到时温差若还下不来,就准备在背面吹冷气试一试。

请大侠给些建议。


点评

酱紫。这么薄的板,如果不减小两个面之间的热阻,很难增加稳态时的温差,如果加入水冷应该是可以做到的,就是在厚度方向建立一个热阻小的通路,把热通量导走,这样正反面的温差就容易加大了。  发表于 2014-4-26 18:51
发动机涡轮叶片涂层的热疲劳试验。正反面温差一定要达到500℃。另外,哥们,我追求的正面温度升高,背面温度降低…… 背部不能有东西接触。  发表于 2014-4-26 07:57
发动机涡轮叶片涂层的热疲劳试验。正反面温差一定要达到500℃。  发表于 2014-4-26 07:55
再作个小散热片用工装与试块背面紧密接触,然后用冷却的强迫风吹散热片,从侧面吹不要对着试块。请问大侠追求正反面的温差想作什么,请讲解下,你这个装置是要验证什么那。  发表于 2014-4-25 20:49
在试块内部热阻不变的情况下正反面温差基本不变,正反面一同降低了,两个板环隔板的热辐射和传导也很明显,因为试块太薄。是否可以把两个半环板喷上隔离,试块厚度方向加工宽2深隔热沟,沟里喷入隔热涂料  发表于 2014-4-25 20:43
陶瓷隔热涂料的导热系数一般可达到0.05W/m.K以内,相比低碳钢18W/m.K左右对热辐射和热传导有很好隔离效果,其表面有达到90%热反射率,所以涂料导热性能基本是低碳钢的百分之一。涂上50道,试块正面温度会降低  发表于 2014-4-25 20:34
都是大侠啊  发表于 2014-4-25 15:12
是不是在玩传说中的冰火啊?  发表于 2014-4-25 09:15
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发表于 2014-4-25 09:04:27 | 显示全部楼层
呵呵,感觉很有才,谢谢楼主分享。不过目前我看不懂。
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