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消防泵轴承箱传热核算以及控温办法
中国轴承网 发布时间:2012/11/05
在大型消防泵运转进程中轴承箱常常发热，温度可达70ºC以上。温度过高将影响润滑剂的功能。实验标明即便同一批产物，箱体最高温度也有高有低，经过替换轴承品种、调整向心推力轴承装置空隙也不能操控温度。因而需求找到温度不确定的根本缘由，而且有用加以操控。经过轴承箱传热共轭热传递(CHT：conjugateheattransfer)数值核算找到了招致温度过高的主要缘由。共轭热传递问题可以分红两个核算区域，充溢流体的区域和固体区域。能量活动经过分散进程在两个区域间传递。在离散核算方法方面，有限元法(FEM)十分适用于朴实的固体传热问题，在触及流体的共轭热传递问题中根据有限元的有限体积法(FVM)更为有用。本文选用有限体积法。
1、传热核算结果剖析
疏忽箱体内润滑油对传热的影响以及空气密度差招致传热的影响，该问题是轴对称问题，因而可以核算一个扇形区域，a、b是轴承装置方位，线框内为水，其他为箱体与轴，箱体、轴与空气触摸部分为空气对流传热鸿沟。图2是核算结果，暖色为高温，冷色为低温。尽管核算机的核算剖析才能很强，但实践工程问题有时很杂乱，有关的核算参数有必定的近似性。这对核算精度有影响，在核算时应对这点有充沛的知道。在剖析核算结果时，要注意到鸿沟条件的不确定性所发生的影响。轴承箱传热核算中，水对流换热是水泵的容积丢失发生的逼迫对流换热，它的传热系数与水泵的容积丢失关联联，应该可以由描绘操控。但制作加工时的尺度误差招致了容积丢失的不确定性，也就招致了水对流传热系数的不确定性。核算标明传热系数的改变规模很大，关于比转速ns=76的消防泵，当容积功率在90%到98%时，与其流量相等价的传热系数一般在390W／m2·ºC~·1240W／m2·℃规模内改变。空气对流换热是天然对流换热，它的传热系数与水泵所在的环境关联，因而也有不确定性。思考消防泵一般装置在室内，空气活动的速度改变不会很大，因而传热系数的改变不会很大。若是风速在0m／s~6.4／s规模内改变，依照经历公式，空气均匀传热系数在5W／m2.ºC到25W／m2·℃的规模内改变。
水对流传热系数远比空气对流传热系数大，它是影响传热的主导要素，一起逼迫对流换热可以由描绘者操控。因而如图3所示以水对流传热系数、均匀空气对流传热系数这两个参数的改变来调查它们对核算结果的影响。图3所示温度为轴承箱体的最高温度，此点一般坐落远离水泵叶轮的轴承邻近。单个轴承发热功率为1000W，环境温度为20ºC。可以看出，因为水对流传热系数的改变规模比均匀空气对流传热系数的改变规模大得多，因而水对流更能影响轴承箱的最高温度。
2、有用控温办法
为了操控温度可以恰当下降容积功率，若是最高温度不大于70ºC，则水对流传热系数应不小于500w／m2·℃，并以此为根据核算水泵容积功率及相应零件尺度。
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