紫外老化試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

紫外老化試驗(yàn)箱、武漢紫外老化試驗(yàn)箱溫度分布對(duì)老化試驗(yàn)結(jié)果是至關(guān)重要的影響因素。紫外老化試驗(yàn)箱溫度分布不均勻可能造成樣品老化程度的不同。目前，多采取空氣加熱方式以達(dá)到試驗(yàn)要求溫度的熒光紫外老化試驗(yàn)箱。在設(shè)計(jì)紫外老化試驗(yàn)箱箱體以及風(fēng)道時(shí)充分分析其結(jié)構(gòu)上的不足與缺陷以改善設(shè)計(jì)方案， 有助于提高產(chǎn)品的整體性能，節(jié)省運(yùn)營成本， 縮短研發(fā)周期等。

紫外老化試驗(yàn)箱運(yùn)用仿真和熱分析程序?qū)?/SPAN>SC/UV-340P紫外老化箱風(fēng)道及試驗(yàn)室部分進(jìn)行仿真分析得出溫度分布截面圖， 以及氣體流動(dòng)軌跡的流場分布， 符合真實(shí)溫度分布測量數(shù)據(jù)特性。在此基礎(chǔ)上改良原有設(shè)計(jì)方案， 建立一種新的風(fēng)道結(jié)構(gòu)滿足其溫度分布及氣體流場特性， 得到溫度分布較均勻的試驗(yàn)結(jié)果。

1 、紫外老化試驗(yàn)箱CFD 模型建立

1. 1 、紫外老化試驗(yàn)箱SC/UV-340P風(fēng)道及試驗(yàn)室設(shè)計(jì)

根據(jù)真實(shí)紫外老化試驗(yàn)箱SC/UV-340P箱體試驗(yàn)室及風(fēng)道部分進(jìn)行設(shè)計(jì)制圖， 如圖 1 所示。

1. 2、紫外老化試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)描述

試驗(yàn)室以及風(fēng)道結(jié)構(gòu)較為簡單， 實(shí)際zui小狹縫為 8 mm。在 設(shè)計(jì)時(shí)zui小通過距離為 5 mm。充分小于實(shí)際通過距離以便真實(shí)模擬試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)整體試驗(yàn)室及風(fēng)道的 CFD 模擬如下:風(fēng)道進(jìn)氣口設(shè)置為風(fēng)扇條件并設(shè)置轉(zhuǎn)速為10 rad/s。氣體介質(zhì)設(shè)置為空氣， 默認(rèn)溫度為 20 ℃。設(shè)置 U 型空氣加熱管功率為800 W。試驗(yàn)箱散熱口設(shè)置為空氣出口正常大氣壓力， 默認(rèn)溫度20 ℃。本項(xiàng)目的建立是要獲取在試驗(yàn)箱內(nèi)部的溫度分布， 氣體流場軌跡。

1. 3 、建立項(xiàng)目屬性

(1)對(duì)環(huán)境及材料等因素的設(shè)置如表 1 所示。

1.4 、模擬溫度分布結(jié)果

模擬溫度分布如圖 2 所示， 整體溫度特征如圖3 所示， 流場溫度分布如圖 4 所示。從圖 2 和圖 4中可以看出氣體由外界經(jīng)由加熱管加熱后由散熱管尾部折返通過散熱管上的小孔進(jìn)入試驗(yàn)室內(nèi)部， 接近試驗(yàn)室排氣口位置附近的氣體較快排出。遠(yuǎn)離試驗(yàn)室排氣口的氣體伴隨有湍流和亂流現(xiàn)象使得溫度無法較好排出試驗(yàn)箱外部。在 210 步迭代運(yùn)算后，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。圖 3 所示整體系統(tǒng)氣體溫度zui大差值達(dá)到 3. 09 ℃， 平均溫度為 51. 47 ℃。由此看出BUV2000C 存在溫度分布不均勻的現(xiàn)象。

2 、對(duì)紫外老化試驗(yàn)箱箱體及風(fēng)道的優(yōu)化

2. 1 、紫外老化試驗(yàn)箱風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

由側(cè)面送風(fēng)折返后經(jīng)散熱孔進(jìn)入試驗(yàn)箱內(nèi)部，各散熱口風(fēng)量及壓力呈現(xiàn)不一致性(越接近折返處， 風(fēng)量及壓力越大)。考慮空氣由加熱絲加熱后由底部中心位置送風(fēng)進(jìn)入試驗(yàn)室。

2. 2 、紫外老化試驗(yàn)箱試驗(yàn)室排氣口優(yōu)化分析

試驗(yàn)室排氣口位于箱體上部兩側(cè)或者中間都會(huì)引起氣流的局部導(dǎo)向性， 致使整體氣流不均勻， 部分位置發(fā)生渦流及湍流。考慮將排氣口設(shè)定在試驗(yàn)室兩側(cè)并與箱體長度一致。

2. 3 、改進(jìn)后紫外老化試驗(yàn)箱試驗(yàn)室及風(fēng)道

整體設(shè)計(jì)如圖 5 所示;風(fēng)道設(shè)置在試驗(yàn)箱中心下部位置， 整體呈直角型(拐角處圓角處理)， 進(jìn)入試驗(yàn)室后由一分流殼將熱空氣分流箱體左右兩側(cè)。試驗(yàn)箱排氣口位于試驗(yàn)箱斜邊兩側(cè)與試驗(yàn)箱同寬。

2. 4 、改進(jìn)后的紫外老化試驗(yàn)箱試驗(yàn)室及風(fēng)道模擬結(jié)果

模擬設(shè)置條件與SC/UV-340P相符。因?yàn)樵O(shè)置收斂條件相同， 運(yùn)算經(jīng)過 210 步迭代滿足收斂條件后，系統(tǒng)內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定停止運(yùn)算。模擬溫度分布及氣體流場軌跡如圖 6、 圖 8 所示;氣體加熱后經(jīng)由直角型風(fēng)道進(jìn)入試驗(yàn)室內(nèi)由分流罩分流后在箱體內(nèi)形成規(guī)律的環(huán)形氣流， 沒有產(chǎn)生亂流及湍流現(xiàn)象。后由兩側(cè)的散熱孔排除箱體外。整體試驗(yàn)室內(nèi)溫度較為均勻， 圖 7 中 可 以 看 出 整 體 系 統(tǒng) zui 大 溫 差 為1. 09 ℃， 平均溫度為 52. 3 ℃。

3 、紫外老化試驗(yàn)箱zui后設(shè)計(jì)體會(huì)和結(jié)果

通 過對(duì)SC/UV-340P 箱體及風(fēng)道部分進(jìn)行設(shè)計(jì)分析計(jì)算， 很好地得出出溫度分布及氣體流場的特點(diǎn)，再在此基礎(chǔ)上改進(jìn)紫外老化試驗(yàn)箱排風(fēng)口及風(fēng)道位置與結(jié)構(gòu)，從而系統(tǒng)整體溫度偏差從 3. 09 ℃降低到 1. 09 ℃， 消除了內(nèi)部氣體流場亂流現(xiàn)象，達(dá)到設(shè)計(jì)要求和實(shí)際應(yīng)用要求。