軸承箱傳熱的計(jì)算以及控溫措施

1、傳熱計(jì)算結(jié)果分析

　    忽略箱體內(nèi)潤滑油對傳熱的影響以及空氣密度差導(dǎo)致傳熱的影響，該問題是軸對稱問題，因此可以計(jì)算一個(gè)扇形區(qū)域，a、b是軸承安裝位置，線框內(nèi)為水，其余為箱體與軸，箱體、軸與空氣接觸部分為空氣對流傳熱邊界。圖2是計(jì)算結(jié)果，暖色為高溫，冷色為低溫。雖然計(jì)算機(jī)的計(jì)算分析能力很強(qiáng)，但實(shí)際工程問題有時(shí)很復(fù)雜，有關(guān)的計(jì)算參數(shù)有一定的近似性。這對計(jì)算精度有影響，在計(jì)算時(shí)應(yīng)對這點(diǎn)有充分的認(rèn)識。在分析計(jì)算結(jié)果時(shí)，要注意到邊界條件的不確定性所產(chǎn)生的影響。軸承箱傳熱計(jì)算中，水對流換熱是水泵的容積損失產(chǎn)生的強(qiáng)迫對流換熱，它的傳熱系數(shù)與水泵的容積損失相關(guān)聯(lián)，應(yīng)該可以由設(shè)計(jì)控制。但制造加工時(shí)的尺寸偏差導(dǎo)致了容積損失的不確定性，也就導(dǎo)致了水對流傳熱系數(shù)的不確定性。計(jì)算表明傳熱系數(shù)的變化范圍很大，對于比轉(zhuǎn)速ns=76的消防泵，當(dāng)容積效率在90%到98%時(shí)，與其流量相等價(jià)的傳熱系數(shù)通常在390W／m2·oC~·1240W／m2·℃范圍內(nèi)變化。空氣對流換熱是自然對流換熱，它的傳熱系數(shù)與水泵所處的環(huán)境相關(guān)，因此也有不確定性。考慮消防泵通常安裝在室內(nèi)，空氣流動的速度變化不會很大，因此傳熱系數(shù)的變化不會很大。如果風(fēng)速在0m／s~6.4／s范圍內(nèi)變化，按照經(jīng)驗(yàn)公式，空氣平均傳熱系數(shù)在5W／m2.oC到25W／m2·℃的范圍內(nèi)變化。

　　水對流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)比空氣對流傳熱系數(shù)大，它是影響傳熱的主導(dǎo)因素，同時(shí)強(qiáng)迫對流換熱可以由設(shè)計(jì)者控制。因此如圖3所示以水對流傳熱系數(shù)、平均空氣對流傳熱系數(shù)這兩個(gè)參數(shù)的變化來觀察它們對計(jì)算結(jié)果的影響。圖3所示溫度為軸承箱體的最高溫度，此點(diǎn)通常位于遠(yuǎn)離水泵葉輪的軸承附近。單個(gè)軸承發(fā)熱功率為1000W，環(huán)境溫度為20oC。可以看出，由于水對流傳熱系數(shù)的變化范圍比平均空氣對流傳熱系數(shù)的變化范圍大得多，因此水對流更能影響軸承箱的最高溫度。

2、有效控溫措施

　　為了控制溫度可以適當(dāng)降低容積效率，如果最高溫度不大于70oC，則水對流傳熱系數(shù)應(yīng)不小于500w／m2·℃，并以此為依據(jù)計(jì)算水泵容積效率及相應(yīng)零件尺寸。