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电热元件间距对辐射热流密度的影晌

1、受热面距离对电热元件辐射热流密度的形晌。
    初始条件:设三支电热元件平行排布,且输入电功率P1,P2,P3均为1OOOW有效辐射长度L=40cm,电热元件轴线间距s=15cm,碳素复合材料电热体有效半径;=0.3cm,石英管外半径R=0.6cm,碳素复合材料电热体的发射率Eat=0.8,石英发射率eq=0. 8。改变受热面与电热元件轴线的间距h,辐射热流密度的分布特性模拟结果如图7.18所示。
    从模拟结果来看,在电热元件轴线平行方向上(L方向)的有效辐射长度内,辐射热流密度值不可避免地出现中间高、端部低的椭球状分布特性,这是由电热元件自身的结构所决定的。而在与电热元件轴垂直的受热平面方向上(Ls方向)的有效辐射区内,随着受热面距离大小的变化,辐射热流分布状态有很大不同。当h=2cm时,辐射热流密度值呈“山”形分布,如图7.18(a)所示,由于电热元件与受热面间的距离较小使得受热面在正对于电热元件处的热流密度值很高,而当受热微元面位于电热元件轴线之间时,受热面距离的增加使得角系数发生很大变化,从而使辐射热流密度值较小,热流密度的整体分布很不均匀。当h=12cm时,辐射热流密度模拟结果如图7.18(b)所示,由于受热距离的增大使得热流密度分布的不均匀程度不再那么大,在整个受热平面内呈“帐篷状”分布。随着受热面距离继续增加,当h=20cm时热流密度分布更加均匀(如图7.18(c)所示),但各点的辐射热流密度较低。图7.18(d)是在垂直于电热元件轴线方向沿受热平面中心线的辐射热流密度分布曲线。从图中可以看出,随着各电热元件与受热平面距离的增加,“山”形分布逐渐消失,热流密度分布的均匀性提高,当h=12cm时,辐射热流密度值及其分布均匀性均达到最佳状态。
2、电热元件间距对辐射热流密度的影晌。
    初始条件:设三支电热元件平行排布且输入电功率P, , P2 ,乃均为1000W,有效辐射长度L=40cm,受热面与电热元件轴线的间距h=12cm,碳素复合材料电热体的有效半径r=0.3cm,石英管外半径R=0.6cm,碳素复合材料发射率E}}0.8,石英发射率Eq=0.8。改变电热元件轴线间距:,辐射热流密度的分布特性如图7.19所示。
    从图7.19(a)一(c)的模拟结果来看,随着电热元件轴间距!的变化,辐射热流的分布形状有较大改变。当电热元件间距较小时(s=2cm ) ,整个受热面内的辐射热流密度呈“山丘”状分布,这必然使得中心和边缘位置的受热效果相差很大。而当间距较大时(s=20cm ),热流密度又呈现“波浪”状分布,电热元件间距较大使得受热面内出现了中心和边缘热流密度高而其间热流密度低的状态。当轴线间距s=15cm时呈现“帐篷”状分布,虽然边缘位置仍有热流密度的低值区,但总体来看无论是辐射热流密度值还是均匀程度都相对好一些。图7.19(d)是垂直于电热元件轴线上沿中心线的辐射热流密度分布曲线,从图中可以更加直观地看出当电热元件轴线间距:=15cm时的热流分布状态相对均匀。www.beritawan.com

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