چگونه اطمینان حاصل کنیم که فضای رزرو شده بر عملکرد اتلاف حرارت جعبه توزیع تأثیر نمی گذارد؟

 

هنگام طراحیمحفظه جعبه توزیع,تیم طراحی ما باید چندین عامل را در نظر بگیرد تا اطمینان حاصل شود که فضای رزرو شده در اتلاف گرما تأثیر نمی گذارد.

 

ما با دقت برنامه ریزی مکان فضای رزرو شده را برای دور نگه داشتن آن از اجزای تولید گرما و سازگار با کانال های اتلاف گرما ایجاد شده. دوم ، ما با اضافه کردن کانال های اضافی اتلاف گرما به فضای رزرو شده و اجرای سیستم های کنترل حرارتی هوشمند ، طراحی اتلاف گرما را بهینه می کنیم. سوم ، ما مواد مناسب را انتخاب می کنیم ، از مواد مقاوم در برابر گرما برای عایق استفاده می کنیم و مواد محفظه ای را با عملکرد خوب اتلاف گرما انتخاب می کنیم. سرانجام ، ما شبیه سازی های حرارتی و تست های واقعی را برای تأیید و بهینه سازی طرح انجام می دهیم تا اطمینان حاصل شود که فضای محفوظ شده عملکرد کلی اتلاف گرما را به خطر نمی اندازد.

 

فهرست مطالب

1. برنامه ریزی معقول فضای رزرو شده

2. بهینه سازی طراحی اتلاف حرارت

3. انتخاب مواد و درمان عایق حرارتی

4. شبیه سازی و تست

 

 

 

1. برنامه ریزی معقول از مکان فضایی رزرو شده

از منطقه منبع گرمای غلیظ خودداری کنید:

تولید گرما از اجزای مختلف الکتریکی درجعبه توزیعبسیار متفاوت است مؤلفه هایی مانند ترانسفورماتورهای با قدرت بالا ، یکسو کننده ها و مقاومت های پر قدرت هنگام کار گرما زیادی ایجاد می کنند و منابع اصلی گرما هستند. هنگام برنامه ریزی فضای رزرو شده ، لازم است که دامنه اتلاف گرما از این اجزای منبع گرما را به طور دقیق اندازه گیری کرده و توزیع میدان حرارتی آنها را در زیر بارهای مختلف از طریق تجهیزات مانند تصویربرداری حرارتی بدست آورید. به عنوان مثال ، در یک جعبه توزیع صنعتی معمولی ، هنگامی که ترانسفورماتور با قدرت بالا در حال بهره برداری است ، دمای درون {3}} سانتی متر در اطراف آن به طور قابل توجهی بالا می رود. بنابراین ، فضای محفوظ شده باید حداقل 20 سانتی متر از این منابع گرما در لبه یا گوشه قرار گیرد تا از دمای بیش از حد موضعی به دلیل نزدیکی به منبع گرما جلوگیری شود و بر احتمال استفاده آینده از فضای رزرو شده تأثیر بگذارد و همچنین از جلوگیری از آن جلوگیری کند. موانع اتلاف گرما سایر مؤلفه های عادی.

علاوه بر این ، جهت اتلاف گرما از اجزای منبع گرما نیز باید در نظر گرفته شود. برخی از مؤلفه ها ممکن است گرما را به سمت بالا از بین ببرند ، در حالی که برخی دیگر ممکن است گرما را به صورت جانبی از بین ببرند. به عنوان مثال ، برخی از ماژول های قدرت عمودی نصب شده عمدتا گرما را به سمت بالا از بین می برند. در این حالت ، فضای رزرو شده نه تنها باید از منبع گرما در جهت افقی دور باشد ، بلکه فاصله خاصی را در جهت عمودی حفظ می کند تا از تأثیر مستقیم جریان هوای گرم بر فضای محفوظ جلوگیری کند.

همراه با طرح کانال اتلاف گرما:
داشتن درک عمیق از اصل کانال اتلاف گرما و جهت جریان هوا جعبه توزیع بسیار مهم است. اگر جعبه توزیع از روش اتلاف گرمای جابجایی طبیعی ورودی هوای پایین و خروجی هوای بالا استفاده کند، این بر اساس اصل افزایش هوای گرم و دوباره پر کردن هوای سرد است. در این زمان، فضای رزرو شده نباید روی کانال مستقیم ورودی و خروجی هوا تنظیم شود تا مانند یک "بلاک جاده" مانع از جریان هوا نشود. به عنوان مثال، در یک جعبه توزیع کوچک، ورودی هوا در سمت چپ پایین و خروجی هوا در سمت راست قسمت بالایی قرار دارد و جریان هوا در جهت مورب بالا می رود. فضای رزرو شده را می توان در موقعیتی موازی با کانال اتلاف گرما تنظیم کرد، اما مانع جریان هوا نمی شود، مانند لبه سمت راست جعبه توزیع، تا اطمینان حاصل شود که هوا می تواند به آرامی در جعبه توزیع جریان داشته باشد و گرما را از بین ببرد.

برای جعبه های توزیع که از تهویه اجباری برای از بین بردن گرما استفاده می کنند ، یعنی جریان هوا را از طریق فن ها و سایر تجهیزات تسریع کنید ، فضای رزرو شده نیز باید مطابق جهت تأمین هوا و سازمان جریان هوا از فن برنامه ریزی شود. به عنوان مثال ، فن های محوری معمولاً هوا را از یک انتهای به طرف دیگر می ریزند و فضای رزرو شده باید از مسیر دمیدن مستقیم فن و کانال جریان اصلی هوا جلوگیری کند تا از دخالت در توزیع یکنواخت جریان هوا و راندمان اتلاف گرما جلوگیری شود.

 

2. طراحی اتلاف گرما را بهینه کنید
کانال های اتلاف گرما را اضافه کنید:

برای فضای رزرو شده، طراحی کانال های اتلاف حرارت اضافی بسیار ضروری است. به عنوان مثال، یک صفحه راهنما بین فضای رزرو شده و عنصر گرمایش تنظیم می شود. صفحه راهنمای می تواند از صفحه آلومینیومی نازک یا مواد پلاستیکی ساخته شود. شکل و زاویه آن باید دقیقاً با توجه به جهت جریان هوا در جعبه توزیع و موقعیت فضای رزرو شده طراحی شود. از طریق نرم افزار شبیه سازی CFD (دینامیک سیالات محاسباتی) می توان شکل و زاویه نصب بهینه صفحه راهنما را تعیین کرد تا هوای گرم را به سرعت به سمت خروجی هوا هدایت کند و از تجمع هوای گرم در نزدیکی فضای رزرو شده جلوگیری کند. برای مثال، صفحه راهنما به گونه‌ای طراحی شده است که با زاویه 45-درجه شیب داشته باشد، که می‌تواند هوای گرم ساطع شده از المنت گرمایشی را بدون ایجاد گرداب در اطراف فضای رزرو شده به سمت خروجی هوا هدایت کند.
علاوه بر صفحه راهنما ، دریچه های کوچک را می توان در دیوار جانبی یا پایین فضای رزرو شده باز کرد. اندازه ، تعداد و مکان این دریچه ها باید با محاسبه و آزمایش تعیین شود. اگر دریچه خیلی کوچک باشد ، گردش هوا صاف نیست و گرما به طور مؤثر از بین نمی رود. اگر دریچه خیلی بزرگ باشد ، ممکن است بر سطح محافظت از جعبه توزیع تأثیر بگذارد. به طور کلی ، مساحت کل دریچه ها باید بر اساس حجم فضای رزرو شده و خروجی گرمای مورد انتظار تعیین شود. برای مرجع ، یک منطقه دریچه ای از {0}}} scentimeters مربع برای هر متر مکعب فضای رزرو شده تنظیم می شود. در عین حال ، صفحه نمایش گرد و غبار باید در دریچه ها نصب شود تا از ورود گرد و غبار و سایر اشیاء خارجی به جعبه توزیع و تأثیرگذاری بر عملکرد اجزای برقی جلوگیری شود.

کنترل اتلاف حرارت هوشمند را به کار بگیرید:
نصب تجهیزات اتلاف حرارت هوشمند، مانند فن های هوشمند کنترل شده با دما، وسیله ای موثر برای دستیابی به اتلاف گرما دقیق است. سیستم هوشمند کنترل دما از سنسورهای دما، کنترل کننده ها و فن ها تشکیل شده است. سنسورهای دما باید در مکان‌های کلیدی مختلف در جعبه توزیع، به ویژه نزدیک فضای رزرو شده، برای نظارت بر تغییرات دما در زمان واقعی توزیع شوند. هنگامی که دما در جعبه توزیع افزایش می یابد، سنسور سیگنال دما را به کنترل کننده ارسال می کند، که به طور خودکار سرعت فن را با توجه به دمای از پیش تعیین شده تنظیم می کند تا اتلاف گرما را افزایش دهد. به عنوان مثال، هنگامی که دمای نزدیک به فضای رزرو شده به 40 درجه می رسد، کنترل کننده سرعت فن را از 1000 دور در دقیقه به 1500 دور در دقیقه افزایش می دهد تا اطمینان حاصل شود که دما در این منطقه همچنان افزایش نمی یابد.
علاوه بر این ، از فن های فرکانس متغیر همچنین می توان برای تنظیم سرعت فن با توجه به تغییرات دما برای دستیابی به کنترل اتلاف گرمای تصفیه شده تر استفاده کرد. در عین حال ، سیستم کنترل دما هوشمند با سیستم نظارت بر جعبه توزیع یکپارچه شده است و شرایط دما و وضعیت عملکرد فن در کادر توزیع از راه دور از طریق شبکه کنترل می شود ، تا به موقع مشکلات احتمالی اتلاف گرما را کشف کند و تنظیمات را انجام دهید.

 

3. انتخاب مواد و درمان عایق حرارتی

استفاده از مواد عایق حرارتی:

مواد عایق بین فضای رزرو شده و المنت گرمایشی نصب می‌شوند تا به طور مؤثری از انتقال حرارت به فضای رزرو شده جلوگیری کنند، تأثیر حرارتی را بر فضای رزرو شده کاهش دهند و بر عملکرد کلی اتلاف گرما در جعبه توزیع تأثیری نگذارند. به عنوان مثال، تخته عایق فیبر سرامیکی عملکرد عایق حرارتی خوبی دارد و رسانایی حرارتی آن به اندازه 0 است.05 - 0.15W/(m・K)، که می تواند به طور موثر انتقال حرارت را مسدود کند. تخته عایق فیبر سرامیکی را بین فضای رزرو شده و المنت گرمایشی نصب کنید تا یک مانع حرارتی تشکیل شود. در حین نصب، اطمینان حاصل کنید که صفحه عایق در تماس نزدیک با المنت گرمایشی و فضای رزرو شده باشد تا از شکاف هایی که باعث نشت گرما می شود جلوگیری شود.

نمد عایق ایروژل نیز یک ماده عایق حرارتی عالی با هدایت حرارتی بسیار کم و انعطاف پذیری خوب است. نمد عایق ایروژل را می توان به دور عنصر گرمایش پیچید یا روی دیواره داخلی فضای رزرو شده پوشاند تا اثر عایق حرارتی بیشتر شود. هنگام انتخاب مواد عایق، عواملی مانند مقاومت در برابر آتش، مقاومت در برابر خوردگی و عمر مفید نیز باید در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که مواد عایق می توانند در طول کارکرد طولانی مدت جعبه توزیع به نقش خود ادامه دهند.

مواد پوسته با عملکرد خوب اتلاف گرما:
یک ماده پوسته جعبه توزیع را با عملکرد خوب اتلاف گرما ، مانند آلیاژ آلومینیوم انتخاب کنید. آلیاژ آلومینیوم دارای هدایت حرارتی بالایی است ، به طور کلی بین {0}} w/(m ・ k) ، که می تواند به سرعت گرما را درون جعبه توزیع به سطح پوسته منتقل کرده و آن را از بین ببرد. در مقایسه با پوسته های سنتی فولادی ، راندمان اتلاف گرما از پوسته های آلیاژ آلومینیوم می تواند 30 درصد {2} درصد افزایش یابد. حتی اگر فضای رزرو شده وجود داشته باشد ، عملکرد اتلاف گرمای پوسته خوب می تواند به حفظ دمای پایین تر در داخل جعبه کمک کند و اثر کلی اتلاف گرما را تضمین کند.

هنگام انتخاب مواد آلیاژ آلومینیوم ، مدل آلیاژ آلومینیوم مناسب را با توجه به محیط استفاده و بودجه جعبه توزیع انتخاب کنید. به عنوان مثال ، 6061 آلیاژ آلومینیوم از عملکرد جامع ، استحکام بالا ، مقاومت در برابر خوردگی خوب برخوردار است و برای اکثر جعبه های توزیع صنعتی و مدنی مناسب است. برای برخی از جعبه های توزیع مورد استفاده در محیط های سخت مانند ساحلی یا سایت های شیمیایی ، 5052 آلیاژ آلومینیوم را می توان انتخاب کرد که مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارد. در عین حال ، پوسته آلیاژ آلومینیوم نیز می تواند در معرض درمان سطح قرار گیرد ، مانند درمان آنودایزاسیون ، که نه تنها می تواند مقاومت خوردگی پوسته را بهبود بخشد بلکه باعث افزایش ناحیه اتلاف گرما نیز می شود و باعث بهبود بیشتر عملکرد اتلاف گرما می شود.

 

4. شبیه سازی و آزمایش

تجزیه و تحلیل شبیه سازی حرارتی:

در مرحله طراحی ، استفاده از نرم افزار شبیه سازی حرارتی حرفه ای برای انجام تجزیه و تحلیل حرارتی در جعبه توزیع ضروری است. در حال حاضر ، نرم افزار شبیه سازی حرارتی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد شامل ANSYS Fluent ، Flotherm و غیره است. فضای مربوط به عملکرد اتلاف گرما در شرایط مختلف کار شبیه سازی می شود. به عنوان مثال ، در طی فرآیند شبیه سازی ، می توان شرایط بار مختلفی را برای شبیه سازی گرمایش اجزای الکتریکی تحت بار کامل ، نیمی از بار و غیره تنظیم کرد و توزیع دما را مشاهده کرد.

با تنظیم موقعیت، اندازه و پارامترهای طراحی اتلاف حرارت فضای رزرو شده، مانند تغییر شکل صفحه راهنما، موقعیت و اندازه دریچه‌ها و غیره، تحلیل‌های شبیه‌سازی چندگانه برای یافتن راه‌حل طراحی بهینه انجام می‌شود. در طول فرآیند شبیه‌سازی، نقشه‌های ابر دما و خطوط جریان هوا را می‌توان برای نمایش مستقیم توزیع دما و جریان هوا در جعبه توزیع ایجاد کرد، و به طراحان کمک می‌کند تا تأثیر فضای رزرو شده بر عملکرد اتلاف گرما را به دقت قضاوت کنند و بهینه‌سازی هدفمند را انجام دهند. به عنوان مثال، از طریق نقشه ابر دما، مشاهده می شود که دما در گوشه ای از فضای رزرو شده بسیار بالا است که با تنظیم موقعیت دریچه ها یا افزودن مواد عایق می توان آن را حل کرد.

تأیید آزمون واقعی:
تهیه نمونه اولیه جعبه توزیع و آزمایش عملکرد اتلاف گرما در شرایط عملیاتی واقعی مراحل اصلی در تأیید طراحی است. شرایط گرمایشی مختلف اجزای الکتریکی ، مانند شبیه سازی گرمایش اجزای الکتریکی قدرتهای مختلف را با تنظیم مقاومت بار شبیه سازی کنید و دمای هر منطقه را در جعبه توزیع از جمله فضای رزرو شده اندازه گیری کنید. از سنسورهای دمای با دقت بالا استفاده کنید تا به طور مساوی نقاط اندازه گیری در جعبه توزیع ترتیب دهید تا اطمینان حاصل شود که داده های دما به طور دقیق حاصل می شود.

با توجه به نتایج آزمایش، طراحی را بهینه کنید. اگر مشخص شد که دمای فضای رزرو شده خیلی زیاد است، کانال اتلاف گرما را می توان بیشتر بهبود بخشید، مانند افزایش اندازه دریچه ها، تنظیم زاویه صفحه راهنما و غیره. یا تنظیم موقعیت مواد عایق برای افزایش اثر عایق. در عین حال، عملکرد اتلاف گرمای جعبه توزیع در دماهای مختلف محیط را نیز می توان آزمایش کرد تا اطمینان حاصل شود که فضای رزرو شده بر عملکرد اتلاف گرمای جعبه توزیع در محیط های مختلف استفاده واقعی تأثیر نمی گذارد. از طریق تأیید آزمایش واقعی، طرح طراحی به طور مداوم بهینه می شود تا اطمینان حاصل شود که عملکرد اتلاف حرارت محصول رسمی تحت تأثیر فضای رزرو شده منفی قرار نمی گیرد.