换热器原理介绍

2024-09-09 版权声明 我要投稿

换热器原理介绍(精选7篇)

换热器原理介绍 篇1

简单计算板式换热器板片面积

选用板式换热器就是要选择板片的面积的简单方法:

Q=K×F×Δt,Q——热负荷 K——传热系数 F——换热面积 Δt——传热对数温差

传热系数取决于换热器自身的结构,每个不同流道的板片,都有自身的经验公式,如果不严格的话,可以取2000~3000。最后算出的板换的面积要乘以一定的系数如1.2。

换热器的分类与结构形式

换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展,换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器,结构型式也不同,换热器的具体分类如下:

一、换热器按传热原理可分为:

1、表面式换热器

表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动,通过壁面的导热和流体在壁表面对流,两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。

2、蓄热式换热器

蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体,把热量从高温流体传递给低温流体,热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

3、流体连接间接式换热器

流体连接间接式换热器,是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器,热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环,在高温流体接受热量,在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

4、直接接触式换热器

直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备,例如,冷水塔、气体冷凝器等。

二、换热器按用途分为:

1、加热器

加热器是把流体加热到必要的温度,但加热流体没有发生相的变化。

2、预热器

预热器预先加热流体,为工序操作提供标准的工艺参数。

3、过热器

过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。

4、蒸发器

蒸发器用于加热流体,达到沸点以上温度,使其流体蒸发,一般有相的变化。

三、按换热器的结构可分为:

可分为:浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。

各种换热器原理及特点

■ 板式换热器的构造原理、特点:

板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间,在换热器内部就构成了许多流道,板与板之间用橡胶密封。压紧板上有本设备与外部连接的接管。板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成,四角冲有供介质进出的角孔,上下有挂孔。人字形波纹能增加对流体的扰动,使流体在低速下能达到湍流状态,获得高的传热效果。并采用特殊结构,保证两种流体介质不会串漏。

■螺旋板式换热器的构造原理、特点:

螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽-汽、汽-液、液-液,对液传热。它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按 结构形式可分为 不可拆式(Ⅰ型)螺旋板式及可拆式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋 板式换热器。

■ 列管式换热器的构造原理、特点:

列管式换热器(又名列管式冷凝器),按材质分为碳钢列管式换热器,不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种,按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器,按结构分为单管程、双管程和多管程,传热面积1~500m2,可根据用户需要定制。

■ 管壳式换热器的构造原理、特点:

管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。特别是在石油炼制和化学加工装置中,占有极其重要的地位。换热器的型式。

■ 容积式换热器的构造原理、特点:

自动控温节能型容积式热交换器,它充分利用蒸汽能源、高效、节能,是一种新型热水器。普通热水器一般需要配置水水热交换器来降低蒸汽凝结水温度以便回用。而节能型热交换器凝结水出水温度在45℃左右,或直接回锅炉房重复使用。这样减少了设备投资,节约热交换器机房面积,从而降低基建造价,因此节能型容积式热交换器深受广大设计、用户单位欢迎。

钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济,并且技术上有保证。它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性,即保证热交换器能承受一定工作压力,又使热交换器出水质量好。钢壳内衬铜的厚度一般为1.0mm。钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空,因此产品出厂时均设有防真空阀。此阀除非定期检修是绝对不能取消的。部分真空的形成原因可能是排出不当,低水位时从热交换器,或者排水系统不良。水锤或突然的压力降也是造成压负的原因。

■ 浮头式换热器的构造原理、特点:

浮头式换热器其一端管板与壳体固定,而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的,故当两种介质的温差较大时,管束与壳体之间不会产生温差应力。浮头端设计成可拆结构,使管束可以容易地插入或抽出,这样为检修和清洗提供了方便。这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大,而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。

■ 管式换热器的构造原理、特点:

DLG型列管式换热器利用热传导和热辐射的原理,烟道气通过管程与逆流通过壳程的空气进行能量交换,从而达到输出洁净热空气的目的。该换热器结构紧凑,运行可靠,列管采用耐高温的薄壁波纹管,增加发传热面积和换热效率。广泛应用于化工、制药、轻工等行业废气余热利用和空气加热。

■热管换热器的构造原理、特点:

热管是一种高效传热元件,其导热能力比金属高几百倍至数千倍。热管还具有均温特性好、热流密度可调、传热方向可逆等特性。用它组成热管换热器不仅具有热管固有的传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速等特点,而且还具有安装方便、维修简单、使用寿命长、阻力损失小、进、排风流道便于分隔、互不渗漏等特点。

热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝(轧)翅片管经清洗并抽成高真空后注入最佳液态工质而成,随注入液态工质的成分和比例不同,分为KLS低温热管换热器、GRSC-A中温热管换热器、GRSC-B高温热管换热器。热管一端受热时管内工质汽化,从热源吸收汽化热,汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝液借毛细力和重力的作用回流,继续受热汽化,这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。热管内热量传递是通过工质的相变过程进行的。

将热管元件按一定行列间距布置,成束装在框架的壳体内,用中间隔板将热管的加热段和散热段隔开,构成热管换热器。

热管是由美国发明的,最初被用于航天技术和核反应堆,以解决向阳面和背阴面受热不均匀。20世纪90年代被用于民用空调,由于其优越的导热性,受到越来越广泛的重视,目前在计算机、雷达等高科技领域被广泛应用。

我公司生产的KLS系列低温热管换热器,曾连续获得国家机械委科学进步奖,北京市科委星火科技研制和生产奖,国家两项专利,其各项性能参数获得国家权威部门认可。并被编入93年后各种暖通空调设计手册。KLS低温热管换热器和以其配套的能量回收空调机组至今已生产2000多台套,受到广大用户好评,正在国民经济建设各个领域发挥着着巨大作用。

■ 汽水换热器的构造原理、特点:

该换热器是在板式换热器的基础上加装降温与降压器而组成的,利用调节器对高蒸汽或高温水进行一级换热使之降之150℃以下。进入板式换热器进行换热,适用于高温蒸汽及高温水(150℃以上)。这种装置集板式换热器同时具有降温与降压器的优点。使换热器更加充分地进行热量交换。

■ 空气换热器的构造原理、特点:

加热炉窑为了降低能耗,在烟道中设置空气换热器,以回收烟气中的大量余热,达到节约燃料、降低生产成本,提高燃烧温度、增加炉子的产量。空气换热器是余热利用的理想设备,在轧钢加热炉、热处理炉、煅造加热炉等各种工业炉窑上得到广泛应用。炉用空气换热器的种类很多,目前国内外绝大多数采用的是金属换热器,空气换热器是利用炉窑排出的尾气热量将空气预热至一定的温度后返回炉内助燃或用于其它设备。金属换热器具有体积小、热交换效率高、严密性好、结构简单等特点。

■ 波纹管换热器的构造原理、特点:

产品特点一种新型的强化传热节能型高效换热设备,在传统列管式换热器的基础上,采用强化传热技术,是对传统各类换热器的重大突破。公称通径DN325~2000mm;公称压力P0.6~.4Mpa;换热管规格Ф19,Ф25,Ф32,Ф42.壁厚0.5~1.0;工作介质水-水、汽-水、油-水、油-油等多种换热介质。总传热系数水-水K=2000~3500w/㎡;汽-水K=2500~4000w/㎡;其它介质视介质物理性能及工况而定。优性能传热效率高,防腐能力好,不污、不堵、不易结垢,无需维护,密封可靠,运行平稳,占地少,节省投资。

■石墨换热器的构造原理、特点:

圆块孔式石墨换热器由柱形不渗透性石墨换热块、石墨上下盖和其间的氟氧橡胶(或柔性石墨)O型圈及金属外壳、压盖等组装而成。是目前较先进、性能较优越的一种石墨换热器。圆柱形石墨换热块有较高的结果强度,并易与解决密封问题;在密封中采用氟橡胶(或柔性石墨)O型圈密封介质,加装压力弹簧作为热胀冷缩的自动补偿,以起到密封保持作用;采用短通道提高紊流程度使设备结构度高、耐温耐压性能强、抗热冲击性能好、体积利用率高、传热效果好并便于装拆检修。设备纵向孔走腐蚀性介质,横向孔走非腐蚀性介质。

■换热机组的构造原理、特点:

换热机组是一次热网与用户之间的直接桥梁,从一次热网得到热量,自动连续地转换为用户需要的生活用水及采暖用水,适用于空调(供暖供冷),采暖,生活用水(洗浴)或其他换热回路(如地板供热,工艺水冷却等)。

Generalway换热机组是区域供热的精英,是集城市供热技术、控制技术与精心结构设计于一体的智能型热交换机组,具有强大的能力来完成所有建筑物的各种区域供热需求。

Generalway换热机组与中华人民共和国建设部发布的板式换热机组城镇建设行业标准保持高度一致,也可根据客户的具体要求和实际工况设计加工非标准机组,Generalway奉献给用户的是热交换全面解决方案。

换热器原理介绍 篇2

一、板式换热器

板式换热器是一种结构紧凑, 组装方便, 占地面积小, 传热系数高的热交换设备。当雷诺数为200时, 就能达到湍流状态, 热系数可达4000-7000W/M2℃, 是同等流速的管壳式换热器的3至5倍。设计上是软硬结合的热混合的设计技术, 不同的波纹面的孪生软硬板, 根据不同的要求, 可以组合不同的阻力的流道, 从而使传热达到最优化, 可实现其经济合理化。其最大的缺点是由于组合件是有橡胶密封, 承压有极限, 不能应用相对高压的环境中。由于板片之间交叉成网状结构, 要求其运行的介质分子的颗粒要有一定的范围, 不然很容易堵塞, 由于独特的组合形式, 泄露时维修极其方便, 更换配件简单, 所以大多行业用量较大, 例如集中供热行业、轻工、石油、化工食品等多个行业。

二、管壳式换热器

管壳式换热器是一种设计复杂制造工艺繁琐的换热设备, 在压力容器的制造过程中, 必须遵守相应的章程和制度, 管板的厚度, 壳体的厚度都得符合GB6654-1996和GB713-1997的相应标准, 不锈钢的标准符合GB/T4237-2007的水平, 换热管的设计也要根据腐蚀程度, 抗压能力上做严格的选择。其在运行的过程中流体的相对流向一般有顺流和逆流2种。顺流时, 入口处两流体的温差最大, 并沿传热表面逐渐减小, 至出口处温差为最小。逆流时, 沿传热表面两流体的温差分布较均匀。

在冷、热流体的进出口温度一定的条件下, 当两种流体都无相变时, 以逆流的平均温差最大顺流最小管式换热器在完成同样传热量的条件下, 采用逆流可使平均温差增大, 换热器的传热面积减小;若传热面积不变, 采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费, 后者可节省操作费, 故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。管式换热器当冷、热流体两者或其中一种有物相变化 (沸腾或冷凝) 时, 由于相变时只放出或吸收汽化潜热, 流体本身的温度并无变化, 因此流体的进出口温度相等, 这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。

除顺流和逆流这两种流向外, 还有错流和折流等流向。管式换热器在传热过程中, 降低间壁式换热器中的热阻, 以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于间壁两侧黏滞于传热面上的流体薄层 (称为边界层) , 和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层, 金属壁的热阻相对较小.管式换热器增加流体的流速和扰动性, 可减薄边界层, 降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会使能量消耗增加, 故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。

为了降低污垢的热阻, 可设法延缓污垢的形成, 并定期清洗传热面。管式换热器都用金属材料制成, 其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器;不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外, 奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料;铜、铝及其合金多用于制造低温换热器;镍合金则用于高温条件下;非金属材料除制作垫片零件外, 有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器, 如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等。

三、管式换热器按不同方式不同分类

1. 固定管板式。

固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体, 当两流体的温度差较大时, 在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈, 或膨胀节。当壳体和管束热膨胀不同时, 补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。特点为结构简单、造价低廉、壳程清洗和检修困难, 壳程必须是洁净且不易结垢的物料。

2. U形管式。

U形管式换热器每根管子均弯成U形, 流体进、出口分别安装在同一端的两侧, 封头内用隔板分成两室, 每根管子可自由伸缩, 来解决热补偿问题。特点为结构简单, 质量轻, 适用于高温和高压的场合。管程清洗困难, 管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。

3. 浮头式。

换热器两端的管板, 一端不与壳体相连, 该端称浮头。管子受热时, 管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩, 完全消除了温差应力。特点为结构复杂、造价高, 便于清洗和检修, 完全消除温差应力, 应用普遍。但就其安装要有一定的空间, 占地面积大, 使用于寿命较长冶金, 焦化等要求热交换率低的场所。

四、全焊接板壳式换热器

全焊接板壳式换热器集管壳式换热器和板式换热器的优点于一身, 体积小传热大于3489 W/M2℃, 比传统的管式换热器高2至4倍, 比板式换热器高1.2倍, 全焊接板壳换热器采用波纹板为传热元件, 板束板片间用专用的程控自动氩弧焊焊接, 板束装在压力壳内, 波纹板片具有静搅拌作用, 能在很低数下形成湍流, 在气液两相流工况中, 全焊接板壳式换热器的静搅拌作用阻止介质折流翻转造成的气液两相分离。可真正实现纯逆流, 于管壳式换热器相比冷端及热端温差小, 可回收热量。其结构紧凑质量轻无密封胶垫, 不容泄露, 维修清洗简便。全焊接板壳式换热器是目前国际上最先进的换热器高效节能, 适合炼油化工, 化肥, 冶金及环保及大型化装置使用。由于其既有板式换热器的特点, 也有管壳式换热气的优越, 制造可节约成本。

飞机防雷原理的介绍 篇3

关键词:法拉第笼飞机防雷

1闪电击对飞行的影响

飞机遭雷击后,雷电产生强大的电流,形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧。这些现象都严重威胁飞机的安全,带来严重后果。

1.1介质被击穿雷电形成的高电压可使飞机上的绝缘材料击穿,当雷电先导通过飞机机头时,高电压可使雷达罩击穿,常见的为雷达天线罩被击穿成大小不等的洞。目前,现代飞机电子设备大量采用微电子元件,它们对电压的承受能力更加脆弱,极易受破坏。同时现代飞机上的蒙皮越来越多的采用复合材料,这就减少了原来铝皮的屏蔽作用,所以更应引起足够的重视。

1.2光辐射雷电产生强大的电流,这可能产生上万度高温的闪电通道,在这样高的温度下,各种气体分子和原子被激发到高能级,当这些处于高能级的气体粒子跃迁到低能级时,便形成光辐射,其光谱范围可以从紫外到红外。飞行员若在较近的距离看到这种强烈的闪光,可能造成暂时失明,这种失明若发生在夜间,持续时间为20、30秒,这是很严重的,增强驾驶舱的灯光亮度是减少强烈闪光影响的有效方法。

1.3冲击波由于雷电能量是在瞬间释放的因而具有极强大的闪电功率。实验表明,在不到1微秒的时间内,长约1厘米的雷电通道中所释放的电能功率高达10瓦。这样强大的能量在传递中使空气和其它物质快速发热汽化,从而构成一次爆炸过程,这就是雷,如果这种爆炸发生在有限的区域,强大的压力可使飞机结构损坏。比如,大电流通过雷达罩内部时,引起雷达罩爆炸,我国民航运输机雷达罩被炸坏的消息时有报告,安—24飞机甚高频电台天线罩被雷电击中爆炸的现象,有据可查的就有12次。该天线罩安装在垂直尾翼顶部,属于初始雷击放电区。

1.4电磁场效应雷电产生强大电流产生强大的电磁场,使飞机设备磁化而无法正常工作,也可能使结构件产生变形或破裂。飞机在雷暴区飞行部分电子设备不正常,如无线电罗盘被磁化,无线电通讯受干扰的现象时有报告。

2飞机防雷原理介绍

2.1法拉第笼原理及集肤效应保证舱内人员安全要了解雷电击中飞机后,舱内的人是否是绝对安全的,首先就要知道雷电击中飞机后会产生的效应,并且了解飞机是怎样起到安全作用的。从电子角度理解,闪电属于高频电路,更多的电流分流是从设备表面流到大地上去的,相对而言对于金属导线或者空心的金属管效果都是一致的,这种特性叫做集肤效应;同样的道理,因为飞机也是金属导体,所以雷电流也是从机体的表面流入大地的,而机内的人相应就不会有太大的危险,原理就等于人被一个法拉第笼保护一样。在法拉第笼包裹的空间叫做自由活动区域,区域内在一定条件下是相对安全的。但是,雷电的发生情况也是很难保持一致,而且针对每一件个案发生的条件也是不一样的。例如机体的干燥程度,飞机的外壳材料、机体的结构等导致集肤效应原理不能有效利用,造成飞机电子系统损坏和发生人身意外。

2.2飞机在空中的防雷飞机的防雷装置系统分为两类别,第一类别是在停泊时配置使用,即在飞机机身安装一条避雷带与地面扣接。第二类别是飞机在飞行状态中使用,配置包括雷暴预报系统,它能告知机师在前方的天气变化,让机师有充分时间作好预防措施或远离雷暴云带;飞机本身亦安装有防雷装置。有时候,当飞机在避无可避的情况之下,可将危险的雷电流分流到机身外,并从机身带离飞机本体,从而避免油缸及机上控制及通讯设备受到破坏,保障机上的乘客,与及飞机本身的运行安全。在空中飞行的飞机是不安装避雷针的,但飞机还是有避雷装置的。实际上避雷针是一个引雷针,安装在地面的建筑物或构筑物上,它的作用是将空中的雷击所产生的电流。通过接闪器、引下线和接地体引到大地,从而保护了财产和人身安全。而飞机飞行和地面是不产生接触的,所以飞机都没有避雷针。飞机上的防雷装置是安装在飞机主翼或尾翼尖端处的“静电释放器”,它是像刷子一样的金属放电刷,约3根手指粗,由几十根很细的针组成,总的电阻相对机身来说是非常小的。根据尖端放电的原理,放电刷能够将飞机外壳累积的大量电荷放至大气中,有的飞机上安装的静电释放器多达十几个。另外,飞机外壳中非金属材料制成的结构一般都装有避雷条,比如,机头雷达天线罩的表面贴有避雷条,尾翼也埋了避雷条,它们的作用是为了使雷电电流顺利通过机壳表面。因此,当飞机受到雷击时,上述的防雷装置会帮助电流经过机壳传输到机身或机翼伸出的金属放电刷而迅速放电。

2.3飞机停泊时的防雷飞机在停泊时配置使用的,即在飞机机身安装一条避雷带,与地面连接。因为飞机停泊在陆地上,其实质类同于地面的建筑物,同样要安装避雷装置。最好的防雷击方法是把飞机停在安装了防雷系统的停机坪内。如果必须停泊于停机坪外,应安装一条专用的接地线,将飞机的机壳与大地连接起来。不过飞机专用的接地线庇护了飞机及机内人员,不能有效保护机外维修人员在雷雨天工作,有时这些维修人员会受雷击经飞机机身触电致伤。例如,2002年7月15日凌展,香港5名飞机维修工人在雷暴警告下仍冒雨在香港新机场停机坪检修飞机。由于飞机遭雷击,电流击中正在机身下工作的修理技工,致使他们受伤送院治疗。他们仅仅受伤,完全依赖于机场停机坪中防雷系统的保护,否则后果不堪设想。

2.4雷击飞机的现象及飞机放电通道飞机上所谓的“避雷针”应该只是作为冠状放电(Corone Discharge)时使用的金属凸起吧。当飞机飞行时摩擦产生静电可以透过“避雷针”渐渐释放电荷。若遭雷殛亦可利用“避雷针”放电。

据说飞机每飞行一万哩就有可能被雷击中一次,但由于机壳大部分皆是导体,因此当飞机遭雷击时,电流会经由机壳流过,并由机身或机冀伸出的避雷针放电,并不会进入导体内部伤害到里头的乘客,但强电流所形成的磁场,对机上的电子或电气系统会有影响。不过,万一遭到雷击呢?平均而言,飞机每飞行数万小时就可能会遭雷击一次,还好这强大的电流只会平顺地流过机身或机翼表皮,留下小小的烧蚀洞或缺口,对飞行并无大碍。现代新型的飞机都具有密封性佳、防止火花引爆的结构油箱。

不过,如果这些电荷不设法释放,一旦飞机落地,它们就会极力寻找宣泄的通路,例如人员、油灌车一旦靠近,这些电荷便伺机释放所有的电能,产生“跳火”的现象,导致人员伤亡、器材设备损坏,甚至引燃油气发生爆炸!因此飞机飞行时,就得设法尽量将电荷放掉。如果是小型飞机,机身累积的电荷不会太多,在飞行途中,机翼尖端便可自行放电。但如果是大型飞机,就会在飞机主翼或尾翼装上”静电释放器“,它能够经由尖端放电,在飞行时将过量累积的静电荷释放至大气中,有的飞机的静电释放器甚至多达10个以上。等到飞机落地或维修时,就得用接地导线连接至接地栓,这样可以将剩余电荷安全引导至地面,也可以使飞机与地面保持同一电位,避免感应放电或遭雷击。如此一来,飞机就“天”不怕、“地”不怕了!

3小结

大功率LED灯散热器介绍 篇4

所谓led(Light-emitting Diode的缩写)灯是指采用半导体发光二极管技术做为发光源的一种新型环保照明产品。LED 灯具有省电节能,易控制、免维护、安全环保、使用寿命长等特点,其使用寿命可达50,000-100,000小时,远超过传统钨丝灯泡的 1,000 小时及萤光灯管的10,000 小时。LED作为一种新型的节能、环保绿色光源产品,必然是未来发展的趋势。

不过目前LED灯具产品尚有不足,除价格较高外,发光效率偏低,工作时会产生较多的热量,需要散热器将热量导出并散发到环境中,否则将会影响LED的寿命甚至无法工作。

一.普通照明大功率LED灯具(1W以上)介绍

1.常见类型——球泡灯、射灯、蜡烛灯、管灯、吸顶灯、路灯、车灯等,并根据接口的规格不同有很多型号(部分灯具样品如下图):

2.构成——通常包括灯罩、LED灯板、散热器、驱动电源、接口、绝缘胶或套(一般用

于金属散热器)等(如下图示):

二.LED散热器的作用及工作原理介绍

散热器的主要作用是将LED芯片工作中产生的热量不断导出并散发到环境中,使芯片的温度保持在所要求的范围内,从而保证LED灯能够正常工作。散热器的好坏主要取决于散热器的热阻,热阻越小,相同条件下LED灯结温越低,LED结温越低,芯片使用寿命就会越长。散热器的热阻应该包括导热热阻和散热热阻两部分。对于一定形状的散热器,导热热阻主要与散热器材料的导热系数有关,导热系数越大,导热热阻越小,导热效果越好;在一定环境条件下,散热热阻主要取决于散热器的散热面积以及散热器表面材料的辐射系数,散热面积越大、辐射系数越高,散热热阻越小,散热效果越好。因此,LED灯具散热器必须具有一定的散热面积,同时制作散热器的材料必须具有一定的的导热性和较高的热辐射系数;另外,导热材料本身还应具有重量轻、易加工、价格低等特点。

三.常见LED散热器不同材质介绍

所谓LED散热器就是能够将LED芯片工作中产生的热量快速地导出并散发到环境中的一个元件,因此作为散热器仅具有一定的散热面积是不行的,制作散热器的材料必须具有一定的导热性,也就是要具有较高的热导率,才能将芯片产生的热量不断导出,并最终散到环境中;当然对于导热材料,除了导热性外,还应当具有比重小、价格低、强度高、容易加工等

特点。

常用材料通常包括金属材料,无机非金属材料和高分子材料三大类,其中高分子材料又包括塑料、橡胶、化学纤维等。导热材料一般为金属和部分无机非金属材料。在常见金属中,铝和铜的导热系数比较高,但铜的价格高,比重大,加工性不如铝,而铝质散热器完全能满足LED散热的要求,因此在LED金属散热器中以铝质散热器为主,铜质散热器并不多见,另外也有少量散热器是铁质的。导热性好的无机非金属材料加工前一般多为粉末状,需要经过特种工艺加工成型,加工成散热器后基本为陶瓷状;有些无机非金属材料导热系数很高又非常绝缘,但价格很高,如金刚石、氮化硼、氮化铝等;有些虽然导热系数高但不绝缘,类似金属,如石墨、碳纤维等;并且将无机非金属粉末加工成形状复杂的陶瓷散热器是非常困难的,因此,虽然陶瓷LED散热器是有应用的,但存在很大的局限性,需要进一步完善和提高。高分子材料本身导热性是比较差的,但如果将导热性好的金属粉末或非金属粉末添加到塑料或橡胶中,制成导热塑料或橡胶等,其导热性会大幅提高。导热橡胶因其特有的弹性,是其它导热材料无法替代的,因此在某些领域已经广泛应用,但因其刚性较差,作为散热器材料可能不太合适,目前尚未见相关报道;导热塑料单独或配以金属嵌件做成的LED散热器是最近开发成功的新一代LED散热产品,如果设计得当,可以达到压铸铝散热器的散热效果,并且外表面绝缘,使用更加安全,是今后LED散热器发展的方向。下面就几种常见不同材质的LED散热器简单作一介绍。

1.铝质散热器——目前较常见的LED散热器主要是铝质散热器,一般包括压铸铝和拉伸铝散热器两种。主要原因是金属铝的导热系数较高,比重小,易加工,价格便宜等。其中压铸铝散热器是目前最常用的,其导热系数70-90W/m.K,外形较美观,形状可多变,价格适中;缺点是本身不绝缘,为了安全需要增加绝缘胶或套,而绝缘胶或套一般导热较差,对散热是不利的,同时成本也会增加。另外,压铸铝散热器模具成本高,不利于新品的开发;生产过程需要消耗较多的能源,并且二次加工成本偏大。拉伸铝散热器导热系数200W/m.K左右,导热很好,一次加工成本较低,但往往需要二次加工,二次加工成本较高,而且形式较单一,同样需要增加绝缘处理,目前主要用于路灯及较大功率的室内LED照明。

2.导热塑料散热器——由国外几家大公司开发出的导热塑料LED灯具散热器,不仅解决了铝质散热器本身不绝缘的问题,而且散热器的重量也有所减轻。目前生产LED散热器导热塑料的公司主要有荷兰的帝斯曼,美国的SABIC,日本的 东丽公司等。导热塑料主要是由尼龙、PBT等耐热性好的塑料加入高导热的无机填料,如氮化铝、氮化硼等组成;其本身导热系数并不是很高,一般只有1-6W/m.K左右,用导热塑料单独制成的LED散热器散热性也不是很好,只能用于较小功率的LED产品,因此实际上导热塑料散热器一般是由导热塑料和内嵌铝件两部分组成。铝件采用冲压铝材,导热系数200W/m.K以上,这种铝塑复合散热器的散热性甚至可以与压铸铝散热器的散热效果接近或相当,加工也相对容易。但是,现有导热塑料的售价是相当高的,约合200-300元人民币/Kg,制成散热器的价格也比压铸铝散热器高,虽然在一些生产LED灯具的大公司如飞利浦公司等有一定应用,但近期是无法大量替

代铝质散热器的。

3.Thertrans导热塑料散热器——最近由上海合复新材料科技有限公司独立开发完成的导热塑料散热器Thertrans是由该公司开发的导热塑料Therpoxy(已申请专利)和内嵌铝件(铝件材质同热塑性LED散热器)构成。Therpoxy导热塑料是由树脂加入部分导热填料及其它相关材料混合而成的一种导热塑料,其导热系数3.6W/m.K,价格每公斤100元人民币左右。该材料具有导热、绝缘、阻燃、耐热、环保、耐老化、易成型、重量轻、价格较低等特点。其中阻燃可达到UL94V01.3mm,环保已完成ROHS认证,表面耐击穿电压4000V以上。Thertrans导热塑料散热器外形美观,试样多变,可用注塑机加工成型,其重量比相同形状压铸铝散热器低三分之一左右,而且不必另外增加绝缘处理,甚至可以将螺纹口等与散热器一起成型,有效减少了LED灯具生产厂家的组装工序及成本。从测试结果看,Thertrans导热塑料散热器的散热效果可以和相同形状压铸铝散热器接近、相当甚至略好,说明Thertrans散热器的综合导热系数与压铸铝相差不大,或者说相同形状的Thertrans导热塑料散热器和压铸铝散热器的热阻基本一致。

Thertrans导热塑料散热器的导热机理是LED产生的热量首先通过铝基板迅速传导给内嵌铝件,再由铝件通过导热塑料传导到散热器外表面,最后散热器外表面的热量通过对流和热辐射等方式散发到环境中。另外一般塑料的热辐射系数都高于金属铝,因此导热塑料散热器表面到环境辐射散热的效果应该好于相同外形的铝质散热器,即导热塑料散热器的辐射散

这种Therpoxy导热塑料还可以通过加工设备快速封装LED驱动电源,或将散热器与驱动电源一体成型,这样一方面可以有效地改善电源本身的散热问题,另一方面封装好的驱动电源可方便拆卸、更换。导热塑料Therpoxy也可用于其它需要散热的场合。

四.LED散热器热阻分析

通常所说的热阻一般是指反映阻止热量传递能力的一个综合参数。热阻的大小是反应LED散热器散热性好坏的关键,热阻越小,散热器导热、散热效果越好。

散热器的热阻是指散热器到环境的总热阻,它由散热器内部热量传导过程中的导热热阻和散热器外表面向周围环境通过对流和辐射方式散热过程的散热热阻两部分组成。下面就LED散热器各部分热阻及其影响因素分别加以讨论:

1.散热器本身导热热阻

散热器导热热阻可用以下公式计算:

R导=(T1-T2)/W(热阻单位为 ℃/W)⑴

式中

R导——散热器本身导热热阻

T1——与铝基板接触点处散热器的温度

T2——散热器外表面平均温度

W——LED灯功率

另外,根据能量守恒定律,热平衡后LED灯产生的热量与散热器自身导出的热量是相等的,用公式表示为:Q产=Q导+Q罩(热量从灯罩散出的很少,为便于分析,在此忽略不计),其中

Q产=a.W ⑵

Q导=b.s.(T1-T2)/L ⑶

式中

Q产——LED工作时产生的热量

Q导——散热器本身导出的热量

T1——与铝基板接触点处散热器的温度

T2——散热器外表面平均温度

a——LED产热系数

W——为LED灯实际功率

b——散热器材料综合导热系数

s——散热器平均传热面积

L——散热器热传导平均距离

对于特定散热器b、s、L是一定的,因此公式⑶可简化为Q导=m.(T1-T2),其中m=b.s/L,经推导可知m.(T1-T2)=a.W,因此(T1-T2)=a.W/m,带入公式⑴可知R导=a/m,由此公式可以看出对于特定散热器,在LED灯源一定的情况下,散热器的热阻是一个定值。另外,在热阻计算公式中W代表的是LED的总功率,而LED在工作中一部分功率用于发光,一部分功率转变为热能,因此既然是计算热阻,公式中的W换成产热功率(a.W)更为科学,这样R导=1/m=L/(b.s),就是说散热器本身热阻与电阻一样,是一个仅跟散热器本身参数有关的常数,它与散热器平均传热距离成正比,与散热器平均传热面积、散热器材料导热系数成反比。

2.散热器表面到环境的散热热阻

散热器表面到环境空气的散热热阻可用下式计算:

R散=(T2-T3)/a.W ⑷

式中

R散——散热器表面到环境的散热热阻

T2——散热器外表面平均温度

T3——环境温度

W——LED灯功率

a——LED产热系数

散热器外表面向环境散热的方式主要以对流为主,其次为热辐射,热传导很小可以忽略不计。散热器的对流及辐射散热公式如下:

Q流=c.(T2-T3).S散 ⑸

Q辐=d.(T42-T43).S散(此式中T为绝对温度)⑹

式中

Q流——散热器表面到环境的对流散热

Q辐——散热器表面到环境的辐射散热

c——散热器周围环境的自然对流系数

d——散热器表面材料的辐射系数

S散——散热器外表面积

T2——散热器表面平均温度

T3——环境温度

根据能量守恒定律,LED灯热平衡后Q产=Q导+Q罩=Q散+Q罩=Q流+Q辐+Q罩(热量从灯罩散出的很少,为便于分析,在此忽略不计),即a.W=c.(T2-T3).S散+d.(T42-T43).S散。

在一定环境条件下,对于特定散热器而言,对流系数、辐射系数是恒定的,散热面积也是一定的;对于恒定电源,产热功率是一定的,那么由以上公式可知(T2-T3)是一定的,因此散热器到表面环境的散热热阻是一定的。但如果灯源的产热功率(a.W)增大(或减小),散热器外表面温度也会升高(或降低),分析一下辐射散热公式可以知道,散热器外表面温度T2升高(或降低)的比例小于产热功率增加(或减小)的比例;因此散热器外表面到环境空气的热阻与产热功率有关,产热功率增加,散热器表面到环境的热阻应该略减小,相反,产热功率降低,散热器表面到环境的热阻会略升高。

对于不同散热器,在产热一定的情况下,由公式⑸、⑹可知散热面积、对流系数、辐射系数越大,(T2-T3)就越小,那么散热器热阻也越小。也就是说,散热器的散热热阻不仅与其本身的散热面积以及散热器表面材料的辐射系数有关,还与LED灯所处环境的通风情况也就是周围空气的自然对流系数有关,是一个可变量。

3.散热器(到环境)的总热阻

散热器的总热阻等于散热器本身导热热阻加上散热器表面到环境的散热热阻,散热器到

环境的热阻可通过以下公式计算:

R3=R1+R2=(T1-T3)/a.W ⑺

通过前面的分析可以知道,影响散热器总热阻的因素可以概括如下:

⑴.散热器本身参数的影响:散热器平均传热距离越短,散热器热阻越小;散热器平均传热面积越大,散热器热阻越小;散热器材料导热系数越大,散热器热阻越小;散热器散热面积越大,散热器热阻越小;散热器表面材料的辐射系数越大,散热器热阻越小

⑵.对流系数的影响:散热器周围环境通风越好,自然对流系数越大,散热器热阻越小

⑶.产热功率的影响:同一散热器,同样环境下,实际产热功率越大,散热器的热阻反

而略有减小。

所以散热器的总热阻不仅与散热器的散热面积、几何尺寸、表面材料的辐射系数等自身因素有关,还受LED的产热功率以及周围环境的对流系数等外部因素的影响,并不是一个恒定的数值。但一般来说,在自然对流情况下对流系数变化并不大,正常情况下LED产热功率的变化也不会太大,对热阻的影响应该很小。为便于分析和计算,我们在应用时可近似认为

散热器的总热阻是一定的。

五.散热器散热性测试方法介绍

在此选择形状相近的压铸铝和Thertrans导热塑料两款散热器进行测试,并对测试结果

进行分析、对比。

1.实验设备

四通道温度测试仪——精度0.1℃

感温线

数显温度计

电脑

2.测试样品

⑴ A19压铸铝散热器——市购(表面喷白漆)

⑵ TR-E101W Thertrans导热塑散热器(内置铝套)——上海合复复合材料科技公司(表

面喷白漆)

以上两款散热器尺寸基本相同,散热面积相当,如下图示

3.测试灯源——六颗灯珠(串联)LED(发光效率20%左右)

4.测试电源——5W直流驱动电源(测试时置于散热器外部)

5.温度计量点

* LED灯角温度——感温线与灯角锡焊(近似等同于结温)

* 铝基板下端面温度——感温线与铝基板螺丝连接(近似与铝基板接触点散热器温度)

* 散热器外表面叶片温度——感温线与叶片铁夹固定(位置固定)

* 环境温度——感温线自然放置

6.测量方法

首先,将测温仪、LED灯板、电源、散热器、电脑、感温线等按要求连接好,接通电源并开始测温,每组实验,待温度曲线相对稳定一定时间后,保存测试曲线和数据,并做好记录。每组实验至少测量三组数据,最后取平均值。

7.测试结果

A.压铸铝散热器测试结果及曲线(纵轴为温度,横轴为时间):

B.Thertrans导热塑料测试结果及曲线(纵轴为温度,横轴为时间):

8.结果分析

从以上测试结果可以看出,A19压铸铝散热器灯角温度63.1℃,环境温度27.1℃;TR-E101W Thertrans导热塑散热器灯角温度62.4℃,环境温度27.9℃。下面我们再用公式 ⑺ 计算一下两款散热器的热阻,压铸铝散热器的热阻R1=(63.1—27.1)/(5×0.8)=9℃/W,Thertrans导热塑料散热器的热R2=(62.4—27.9)/(5×0.8)=8.6 ℃/W(由于散热器表面平均温度很难测定,在此无法准确计算散热器的导热热阻和散热热阻)。通过以上分析可以说明,相同形状的导热塑Thertrans料散热器与压铸铝散热器散热效果可以做到相当或略好。另外,从散热器图片可以看出压铸铝散热器因为本身不绝缘,需要另外增加绝缘塑料套,而导热塑料散热器因为本身绝缘可以不用另外绝缘处理,因此更便于使用,也更安全。

六.LED散热器的选型及设计要点介绍

要想设计或选择一款合适的散热器产品,不但要保证散热器的外型美观、易加工、价格低,更重要的是要满足LED芯片的散热要求,使LED工作温度保持在规定的范围内。

首先我们了解一下影响LED灯结温的因素。根据我们的经验,对影响LED结温的因素进

行了如下归纳,供大家参考:

1.LED灯板——

LED灯功率:功率越大结温越高

芯片发光效率:同样功率,芯片发光效率越高,产热越少,结温越低

灯珠数量及分布:同样功率,铝基板越大,灯珠越多,分布越均匀,结温越低

2.LED铝基板与散热器的连接(铝基板与散热器之间的热阻)——

铝板:铝基板与散热器直接相连比铝基板加铝板(如铝基板太小,无法与散热器直接相连,需外加铝板)再与散热器相连的LED结温低;铝板、铝基板表面平整度越好一般结温越低

连接方式:在机械连接情况下涂少量导热硅脂,LED结温一般要低

3.散热器——散热器热阻越小LED结温越低

4.环境温度——环境温度越低LED结温也越低

火力发电原理及设备介绍 篇5

[转] 火力发电原理及设备介绍

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火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水,使水变成高温、高压水蒸气,然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。

火力发电站的主要设备系统包括:燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。

火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽;电气系统实现由热能、机械能到电能的转变;控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。

火力发电的重要问题是提高热效率,办法是提高锅炉的参数(蒸汽的压强和温度)。90年代,世界最好的火电厂能把40%左右的热能转换为电能;大型供热电厂的热能利用率也只能达到60%~70%。此外,火力发电大量燃煤、燃油,造成环境污染,也成为日益引人关注的问题。

热电厂为火力发电厂,采用煤炭作为一次能源,利用皮带传送技术,向锅炉输送经处理过的煤粉,煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽,经一次加热之后,水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率,应对水蒸汽进行二次加热,水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业,其余部分流经凝汽器水冷,成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵,经过低压加热器到除氧器中,此时为160度左右的饱和水,经过除氧器除氧,利用给水泵送入高压加热器中,其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料,最后流入锅炉进行再次利用。以上就是一次生产流程。

火力发电厂的基本生产过程

火力发电厂的主要生产系统包括汽水系统、燃烧系统和电气系统,现分述如下:

(一)汽水系统:

火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成,他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。

水在锅炉中被加热成蒸汽,经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽,再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀,高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。

为了进一步提高其热效率,一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽,用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。此外,在超高压机组中还采用再热循环,既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出,送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功,从中压缸送出的蒸汽,再送入低压缸继续作功。在蒸汽不断作功的过程中,蒸汽压力和温度不断降低,最后排入凝汽器并被冷却水冷却,凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧,给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器,经过加热后的热水打入锅炉,再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽,送至汽轮机作功,这样周而复始不断的作功。

在汽水系统中的蒸汽和凝结水,由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备,这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象,这些现象都会或多或少地造成水的损失,因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水,这些补给水一般都补入除氧器中。

(二)燃烧系统

燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉,磨好的煤粉通过空气预热器来的热风,将煤粉打至粗细分离器,粗细分离器将合格的煤粉(不合格的煤粉送回磨煤机),经过排粉机送至粉仓,给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置,通过石浆喷淋脱出流的气体经过吸风机送到烟筒排人天空。

(三)发电系统

发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机(备用励磁机)、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是由副励磁机(永磁机)发出高频电流,副励磁机发出的电流经过励磁盘整流,再送到主励磁机,主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子,当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流,强大的电流通过发电机出线分两路,一路送至厂用电变压器,另一路则送到SF6高压断路器,由SF6高压断路器送至电网。

火力发电厂的基本生产过程

这里介绍的是汽轮机发电的基本生产过程。

火力发电厂的燃料主要有煤、石油(主要是重油、天然气)。我国的火电厂以燃煤为主,过去曾建过一批燃油电厂,目前的政策是尽量压缩烧油电厂,新建电厂全部烧煤。

火力发电厂由三大主要设备——锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成,它们通过管道或线路相连构成生产主系统,即燃烧系统、汽水系统和电气系统。其生产过程简介如下。

1.燃烧系统

燃烧系统如图1-l所示,包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。

煤由皮带输送到锅炉车间的煤斗,进入磨煤机磨成煤粉,然后与经过预热器预热的空气一起喷入炉内燃烧,将煤的化学能转换成热能,烟气经除尘器清除灰分后,由引风机抽出,经高大的烟囱排入大气。炉渣和除尘器下部的细灰由灰渣泵排至灰场。

2.汽水系统

汽水系统流程如图1-2所示,包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。

水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽,经过热器进一步加热,成为具有规定压力和温度的过热蒸汽,然后经过管道送入汽轮机。

在汽轮机中,蒸汽不断膨胀,高速流动,冲击汽轮机的转子,以额定转速(3000r/min)旋转,将热能转换成机械能,带动与汽轮机同轴的发电机发电。

在膨胀过程中,蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。排出的蒸汽称为乏汽,它排入凝汽器。在凝汽器中,汽轮机的乏汽被冷却水冷却,凝结成水。

凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器,提高水温并除去水中的氧(以防止腐蚀炉管等),再由给水泵进一步升压,然后进入高压加热器,回到锅炉,完成水—蒸汽—水的循环。给水泵以后的凝结水称为给水。

汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失,因此,必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器,同凝结水一块由给水泵打入锅炉。

3.电气系统

电气系统如图1-3所示,包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。

发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化,其电压一般在10~20kV之间,电流可达数千安至20kA。因此,发电机发出的电,一般由主变压器升高电压后,经变电站高压电气设备和输电线送往电网。极少部分电,通过厂用变压器降低电压后,经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。

一、火电厂的分类

1、按燃料分类

燃煤发电厂:以煤为燃料的发电厂;

燃油发电厂:以石油(实际是提取汽油、煤油、柴油后的油渣)为燃料的发电厂;

燃气发电厂:以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂; 余热发电厂:用工业企业的各种余热进行发电的发电厂; 此外,还有利用垃圾及工业废料作为燃料的发电厂。

2、按原动机分类 凝汽式气轮机发电厂 燃汽轮机发电厂 内燃机发电厂

蒸汽——燃汽轮机发电厂

3、按供出能源分类

凝汽式发电厂:只向外供应电能的电厂 热电厂:同时向外供应电能和热能的电厂

4、按发电装机容量的多少分类

小容量发电厂:装机总容量在100MW以下的发电厂; 中容量发电厂:装机总容量在100—250MW范围内的发电厂; 大中容量发电厂:装机总容量在250—600MW范围内的发电厂; 大容量发电厂:装机总容量在600—1000MW范围内的发电厂; 特大容量发电厂:装机总容量在1000MW以上的发电厂。

5、按蒸汽压力和温度分类

中低压发电厂:蒸汽压力一般为3.92MPa(40kgf/cm2)、温度为 450℃的发电厂,单机功率小于25MW;

高压发电厂:蒸汽压力一般为9.9MPa(101kgf/cm2)、温度为 540℃的发电厂,单机功率小于100MW;

超高压发电厂:蒸汽压力一般为13.83MPa(141kgf/cm2)、温度 为540/540℃的发电厂,单机功率小于20MW; 亚临界压力发电厂:蒸汽压力一般为16.77MPa(171kgf/cm2)、温度为540/540℃的发电厂,单机功率为 300MW直至1000MW不等;

超临界压力发电厂:蒸汽压力大于22.11MPa(225.6kgf/cm2)、温度为550/550℃的发电厂,机组功率为 600MW及以上。

6、按供电范围分类

区域性发电厂:在电网内运行,承担一定区域性供电的大中型发电厂; 孤立发电厂:不并入电网内,单独运行的发电厂;

自备发电厂:由大型企业自己建造,主要供本单位用电的发电厂(一般也与电网连)。

二、火电厂的生产流程

火电厂种类虽然很多,但从能量转换的观点分析,其生产过程是基本相同的,都是将燃料燃烧的热能通过锅炉产生高温高压水蒸气,推动汽轮机做功产生机械能,经发电机转变为电能,最后通过变压器将电能送入电力系统。

三、火电厂特点

与水电厂和其他类型电厂相比,火电厂有如下特点:

1、布局灵活,装机容量的大小可按需要决定。

2、建造工期短,一般为水电厂的一半甚至更短。一次性建造投资少,仅为水电厂的一半左右。

3、煤耗量大,目前发电用煤约占全国煤炭总产量的25左右,加上运煤费用和大量用水,其生产成本比水力发电要高出3—4倍。

4、动力设备繁多,发电机组控制操作复杂,厂用电量和运行人员都多于水电厂,运行费用高。

5、汽轮机开、停机过程时间长,耗资大,不宜作为调峰电源用。

6、对空气和环境的污染大。

火力发电用煤品种及过程分析

电力是国民经济发展的重要能源,火力发电是我国和世界上许多国家生产电能的主要方法。煤炭在锅炉内燃烧放出的热量,将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽,然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功,带动发电机一起高速旋转,从而发出电来。在汽轮机中做完功的蒸汽排入冷汽器中并凝结成水,然后被凝结水泵送入除氧器。水在除氧器中被来自抽气管的汽轮机抽汽加热并除去所含气体,最后又被给水泵送回锅炉中重复参加上述循环过程。显然,在这种火力发电厂中存在着三种型式的能量转换过程:在锅炉中煤的化学能转变为热能;在汽轮机中热能转变为机械能;在发电机中机械能转换成电能。进行能量转换的主要设备——锅炉、汽轮机和发电机,被称为火力发电厂的三大主机,而锅炉则是三大主机中最基本的能量转换设备。

1.电站锅炉。发电用锅炉称为电站锅炉。目前,在我国大型电厂多用煤粉炉和沸腾炉。电站锅炉与其它工厂用的工业锅炉相比有如下明显特点:①电站锅炉容量大;②电站锅炉的蒸汽参数高;③电站锅炉自动化程度高,其各项操作基本实现了机械化和自动化,适应负荷变化的能力很强,工业锅炉目前仅处于半机械化向全机械化发展的过程中;④电站锅炉的热效率高,多达90以上,工业锅炉的热效率多在60~80之间。

2.电站用煤的分类。火力发电厂燃用的煤通常称为动力煤,其分类方法主要是依据煤的干燥无灰基挥发分进行分类。

3.煤粉的制备。煤粉炉燃烧用的煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒,其颗粒平均在0.05~0.01mm,其中20~50μm(微米)以下的颗粒占绝大多数。由于煤粉颗粒很小,表面很大,故能吸附大量的空气,且具有一般固体所未有的性质——流动性。煤粉的粒度越小,含湿量越小,其流动性也越好,但煤粉的颗粒过于细小或过于干燥,则会产生煤粉自流现象,使给煤机工作特性不稳,给锅炉运行的调整操作造成困难。另外煤粉与O2接触而氧化,在一定条件下可能发生煤粉自然。在制粉系统中,煤粉是由气体来输送的,气体和煤粉的混合物一遇到火花就会使火源扩大而产生较大压力,从而造成煤粉的爆炸。

锅炉燃用的煤粉细度应由以下条件确定:燃烧方面希望煤粉磨得细些,这样可以适当减少送风量,使q2、q4损失降低;从制粉系统方面希望煤粉磨得粗些,从而降低磨煤电耗和金属消耗。所以在选择煤粉细度时,应使上述各项损失之和最小。总损失蝉联小的煤粉细度称为“经济细度”。由此可见,对挥发分较高且易燃的煤种,或对于磨制煤粉颗粒比较均匀的制粉设备,以及某些强化燃烧的锅炉,煤粉细度可适当大些,以节省磨煤能耗。由于各种煤的软硬程度不同,其抗磨能力也不同,因此每种煤的经济细度也不同。

4.煤粉的燃烧。由煤粉制备系统制成的煤粉经煤粉燃烧器进入炉内。燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备。燃烧器的作用有三:一是保证煤粉气流喷入炉膛后迅速着火;二是使一、二次风能够强烈混合以保证煤粉充分燃烧;三是让火焰充满炉膛而减少死滞区。煤粉气流经燃烧器进入炉膛后,便开始了煤的燃烧过程。燃烧过程的三个阶段与其它炉型大体相同。所不同的是,这种炉型燃烧前的准备阶段和燃烧阶段时间很短,而燃尽阶段时间相对很长。

5.发电用煤的质量要求。电厂煤粉炉对煤种的适用范围较广,它既可以设计成燃用高挥发分的褐煤,也可设计成燃用低挥发分的无烟煤。但对一台已安装使用的锅炉来讲,不可能燃用各种挥发分的煤炭,因为它受到喷燃器型式和炉膛结构的限制。

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换热器原理介绍 篇6

目录: 一. 飞行原理 二. 硬件介绍 三. 制作指导

一. 飞行原理

1.飞机飞行时受到的作用力

飞机在飞行时会受到4个基本的作用力:升力(lift)、重力(weight)、推力(thrust)与阻力(drag)。

1.1升力

机翼的运动在穿越空气时,会产生一股向上作用的力量,这就是升力。机翼的前进运动,会让上下翼面所承受的压力产生轻微的差异,这个上下差异,就是升力的来源。由于升力的存在,飞机才能够维持在空中飞行。产生升力的主要原因:

(有翼型固定翼)伯努利定律是空气动力最重要的公式,简单的说流体的速度越大,静压力越小,速度越小,静压力越大,这里说的流体一般是指空气或水,在这里当然是指空气,设法使机翼上部空气流速较快,静压力则较小,机翼下部空气流速较慢,静压力较大,两边互相较力,于是机翼就被往上推去,然后飞机就飞起来,以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走,一个流经机翼的上缘,另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相会合,经过仔细的计算后发觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应该无法产生那么大的升力,现在经风洞实验已证实,两个相邻空气的质点流经机翼上缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘。

(平板固定翼)攻角(迎角): 当飞机的机翼为对称形状,气流沿着机翼对称轴流动时,由于机翼两个表面的形状一样,因而气流速度一样,所产生的压力也一样,此时机翼不产生升力。但是当对称机翼以一定的倾斜角(称为攻角或迎角)在空气中运动时,就会出现与非对称机翼类似的流动现象,使得上下表面的压力不一致,从而也会产生升力。

1.2重力

重力是向下的作用力。由于飞行员可以决定飞机的载重大小,所以某种程度上,你可以说这是人为可以控制的力量。除了燃料随着旅程慢慢消耗之外,飞机的实际重量在航程中不大容易变动。在等速飞行中(飞机的速度与方向保持一定不变),升力与重力维持着某种平衡。

1.3推力和阻力

引擎驱动螺旋桨后,所产生的前进力量就是推力。大多数情况下,引擎越大(表示马力越足),所产生的推力就会越大,飞机前进的速度也就越快(直到某个极限为止)。只要任何交通工具运动前进,永远都会遇到一个空气动力学上的障碍:阻力。阻力会让飞机产生一股向后的拉力,道理很简单,当你的运动穿过大气层的分子时,这些分子就会产生撞击推挤,阻力就是这么来的。这可以简称为“风阻”。推力为飞机加速,不过机身受到的阻力才是决定真正飞行速度的关键。当飞机的速度增加,相对地,阻力也会增加。飞机的速度每提高一倍,实际上将会产生四倍的阻力;最后,向后作用的阻力与引擎产生的推力相等,飞机就会因此保持一定的速度飞行。

2.航模常用术语

1、翼展——机翼(尾翼)左右翼尖间的直线距离。(穿过机身部分也计算在内)。

2、机身全长——模型飞机最前端到最末端的直线距离。

3、重心——模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。

4、尾心臂——由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。

5、翼型——机翼或尾翼的横剖面形状。

6、前缘——翼型的最前端。

7、后缘——翼型的最后端。

8、翼弦——前后缘之间的连线。(前后弦的距离称为弦长,如果机翼平面形状不是长方形,一般在参数计算时采用制造商指定位置的弦长或平均弦长)

9、展弦比——翼展与平均翼弦长度的比值。展弦比大说明机翼狭长。

10、迎角——机翼的前进方向(相当与气流的方向)和翼弦(与机身轴线不同)的夹角叫迎角,也称为攻角,它是确定机翼在气流中姿态的基准。11.翼载荷——指整机载荷(质量)跟翼面面积的比值。12.推重比——指飞机动力系统产生的推力跟整机重量的比值。

3.机翼详细介绍

1.翼型介绍 常见翼型

1.全对称翼:上下弧线均凸且对称。2.半对称翼:上下弧线均凸但不对称。

3.克拉克Y翼:下弧线为一直线,其实应叫平凸翼,有很多其它平凸翼型,只是克拉克Y翼最有名,故把这类翼型都叫克拉克Y翼,但要注意克拉克Y翼也有好几种。

4.S型翼:中弧线是一个平躺的S型,这类翼型因攻角改变时,压力中心较不变动,常用于无尾翼机。

5.内凹翼:下弧线在翼弦在线,升力系数大,常见于早期飞机及牵引滑翔机,所有的鸟类除蜂鸟外都是这种翼型。

4.飞行控制

序言:

图1-3显示穿过机身的三道想像轴线。籍着你的控制,飞机可以围绕一 道、或多道的轴线旋转运动。

1.垂直轴:飞机由上往下通过机身重心,有一道垂直轴(vertical axis),正好穿过座舱与机腹的位置。飞机围绕这道轴线偏航(yaw)。

2.纵轴(longitudinal axis)也称“长轴”,从机头穿透机身的中心,从机尾拉出来。当飞机进行滚转(roll)或者侧倾(bank)动作时,会沿着这道轴线旋转机身。

3.侧轴:从一边的机翼末端,穿过机翼、机身,再从另一边机翼延伸到末端拉出来的轴线,就成为侧轴(lateral axis)。围绕着侧轴,飞机可以进行俯仰

(pitch)动作。

正文: 4.1.1副翼

副翼(aileron)是位于机翼后缘的可移动的控制片。它们的功用,是让飞机随着你所希望的方向进行侧倾与滚转动作。当你往右打副翼时,两片副翼就会在同一时间内,以彼此相反的方向偏摆。左翼的副翼放下,左翼所承受的升力就会提高;右翼的副翼升起,右翼的升力便会降低。升力的差异,将会让飞机向右侧倾。

副翼让某一侧的机翼所承受的升力提高,同时减少另一侧机翼的升力。两翼升力的差异可以让飞机侧倾。

4.1.2转弯的原理

图2-1中的飞机 A 代表在平直飞行状态的飞机。

以上清晰的图解告诉我们,升力沿着垂直方向(向上拉拽飞机),可让飞机保持腾空状态。当然,如果升力可以向上拉拽,同时它也可以向左或右产生小规模的分力。这些分力发挥作用时,飞机就会转弯。图2-1中的飞机 B 显示出飞机侧倾时的升力总和。部分升力将飞机向上拉拽(升力的垂直部分),部分升力则将飞机朝转弯的方向拉拽(升力的水平分力)。这些箭头分别代表构成整体升力的每道分力。也就是说,带动飞机转弯的是升力中的水平分力。因此,侧倾角度愈大,升力的水平分力愈大,转弯的速度也会愈快。

总结:如何转弯?

答案:用副翼来转弯

4.1.3补偿重力的影响

在飞机转弯时,总和升力会被折散成分力,这表示原来承托飞机重量的垂直升力减少了(请回头参阅图2-1中的飞机B)。这时飞机会朝当时作用力最大的方向移动,也就是向下的重力。我们可以随时在进入转弯动作时,稍微提高我们的升力来抵消重力的影响,即你可以往下拉升降舵,以加大机翼(主翼)的攻角,因而小幅度提高机翼的升力。然而。攻角加大,相对的阻力也会跟随提高,飞机的速度将因此降低。进行小坡度转弯时(30度左右或一下),你并不需要担心这类减速现象。不过在进行大坡度转弯时(45度或以上),可能就需要额外的动力来避免空速过度降低,即你需要加大油门量。

4.2.1方向舵

方向舵(rudder)是位于飞机后端的可动垂直控制面。他的功能是保持机头对向飞机要转弯的方向,而不是让飞机转弯!记住飞机是借着侧倾动作来转弯的。方向舵就是负责调校所有会让飞机偏离转弯方向的力量。

4.2.2相关概念:反向偏航

反向偏航是飞机之所以需要配备方向舵的原因。飞机向右侧倾斜时,左副翼在放下的状态,会使左翼上升。放下的副翼提高了左翼的升力,却也同时稍稍提高了阻力。

飞机右转弯时,左翼上的副翼会放下来,提高该翼升力,因此左机翼会抬升;不过,相对提高的阻力,也会将左翼稍稍往后方拉拽。这会让飞机在向右侧倾的同时,机头被朝着反方向(左侧)拉拽(偏航)。反向偏航这个

名词,就是这么来的。

如果你的飞机向右侧倾,你一定会让机头也对着右侧方向飞行,这就是方向舵派得上用场的地方。请记住,飞机在进入与结束侧倾滚转的时候,都会受到反向偏航的影响,此时,需要施加在方向舵的力量也愈大。一旦你在转弯时稳定住飞机,往往方向舵就能恢复对中,而机头也朝着预定的方向前进。

图一:出现反向偏航现象,这时需要往右打方向舵来让机头转向箭头方向。图二:机头刚好调整到箭头方向,飞机按预定路线飞行。

图三:方向舵打过量了,这时需要往左打方向舵,让机头转回箭头方向。

4.3.1升降舵

升降舵(elevator)是位于飞机后端的可移动水平控制面。它的作用是让飞机调整俯仰角度。

控制升降舵与副翼,在航空动力学原理上是同一回事。将驾驶盘往后拉(如上图所示),就可以让升降舵控制面向上移动,机尾下方压力减低。于是机尾下降,机头则以仰角抬升。

如上图:将遥控器升降舵往前推,升降舵控制面向下移动,如此一来,机尾上方的压力会下降,机尾因此开始上升,机身会沿着侧轴向机头方向垂倾,造成机头下降。

简单的说,要想抬升机头,就将遥控器升降舵往后拉;要想降下机头,将遥控器升降舵往前推就行了。

4.3.2起飞

起飞时,你的目标是将飞机加速到足够的速度,以抬高机头成为爬升姿态。此时,飞机便会往上飞。

4.3.3爬升与下降

有关飞行最大的一个错误观念之一,就是认为飞机是以多出来的升力进行爬升动作。飞机爬升所依赖的是多出来的推力,而非升力。就像汽车,汽以同样功率爬坡,坡度越大,速度越慢。飞机也一样,抬高机头,空速就会减缓;降低机头,速度就会回增。机头的俯仰,换句话说,就是你所选择的飞机姿态或爬升坡度,将决定空速表接下来的状态。

(失速:失速本质上并非指飞机速度不足,而是指流经翼面的气流由于逆压梯度与粘性作用发生分离,造成上翼面分离处压力上升,因而致使升力骤然下降。维持飞机飞行所需要的最低速度,就叫做飞机的“失速速度”(stall speed)。假如飞机的失速速度为时速60英里,那么再以稍微大一点的坡度爬升时,那么空速便会降到少于60英里,此时气流对机翼的附着能力降低,机翼的升力便会突然骤降,承托飞机重量的升力就会不够。这种情形就称

为“失速”(stall)。如果这发生在真的飞机上,那么飞机就会面临坠机的危险。你还需要了解一点,拥有充足动力的飞机(如喷射战斗机),才能以陡峭的角度爬升;动力有限的飞机,必须采取较缓的角度来爬升。)

4.3.4着陆

着陆秘诀——把绝大多数工作交给飞机。只要飞机稳定并保持适当的空 速,你除了保持机翼水平以及调整油门改变下滑道外,就几乎不需要其它操作了。飞机只要对正跑道,基本上就会自己着陆了。(航模飞机着陆大概做法:在离跑到适当远处减少油门,让飞机处于一个较低的速度,适当推点升降舵(机头稍稍向下,也得看情况),此时飞机高度便会慢慢降低,当飞机降到一个较安全的高度的时候关掉油门,拉升降舵,让机头稍稍往上,由于此时主翼攻角变大,升力会增加一点,着陆便会比较柔和,特别是脚架是前三角布局的飞机,必须先以后轮先着地,前轮再缓缓着地。)

拓展:襟翼

你可否想过大型客机在起飞和着陆前为何要从机翼伸出些铝片呢?高速飞机需要又薄又小的机翼,这样才能达到令人惊异的速度,以

满足当今渴求高速的空中游客。可问题是又薄又小的机翼失速速度很高。如果喷气式客机不能通过增大机翼面积和曲度来创造一个暂

时的、低速性能佳的机翼的话,大多数喷气式客机就不得不以200英里/小时的速度降落和起飞,从而保证足够的安全裕度防止失速。设

计机翼时工程师通过安装襟翼就可以达到预期目的。收放襟翼可以改变机

翼的升力和阻力特性。

放低襟翼,也同时延伸、放低了机翼后缘,如图所示。

有两个原因使机翼的升力增加了。首先,降低的后缘增大了翼弦和相对风的夹角。增大的迎角产生了更大的升力。另外,降低的襟翼会增加机翼的部分曲度,引起机翼上表面的空速增加。在给定空速下,由于迎角和曲度的增大,襟翼会提供更多的升力。那么为何要在小飞机上安装襟翼呢?首先它们可以产生必需的升力以保持低速飞行。着陆时,你的目标就是以相

当低的速度进近、接地。你当然不想以巡航速度接地,那会把你的机轮变成三缕青烟的。襟翼可以使你在保证失速安全裕度的前提下以较低的速度进近、着陆。以较低的速度接地意味着使飞机停下只需较短的跑道。(不过,襟翼一方面为飞机带来升力,一方面也会带来阻力。襟翼全放,飞机的速度会全面降低。)

二. 硬件介绍

1.遥控器 常见的遥控器品牌:Futaba、天地飞、华科尔 等。常见术语——通道,通道是指飞机控制的功能,通道数是指能控制飞机功能的个数。遥控器分美国手和日本手,分别指左手油门、右手油门。

2.接收机 接收机一般与遥控器配套,实际上只要编码方式相同就可以与遥控器对频,这里不作解释。

3.电机 电机分为无刷电机和有刷电机,当今航模主流是无刷电机,无刷电机具有重量轻、功率高、耐用等特点。无刷电机常用术语——KV值,KV值用于衡量电机转速对电压增加的敏感度,例如KV2000的意思是:电压每增加1伏,电机每分钟转速就提高2000转。新达西或朗宇电机常会有类似2205 2208 2212 2217这些参数,这是描述电机大小的参数,前两位代表电机直径,后两位代表电机长度(例如:22代表直径,05代表长度)电机越大,拉力越大,电机也越重。(有刷电机不作介绍)

4.电子调速器(电调)电调也分为无刷电调和有刷电调,要根据电机的峰值功率或最高放电电流来选电调,电调要求的最大电流(功率)要比

电机的峰值电流(功率)要大,要不然会烧电调。

5.舵机 航模舵机是控制航模各个操纵翼面的电子件。

6.电池 锂电池是航模常用的电池(镍氢电池不作介绍),锂电池常用参数符号单位有:S、C、mA。S即代表锂电池片,一个锂电池片平均电压为3.7V(实际电压为2.75~4.2V),1S指一块锂电池片组成的锂电池,2S指2块锂电池片组成的锂电池(7.4V)。mA是电池的容量单位,例如2200mA。C称为电池的放电倍率,1C是指电池用1C的放电率放电可以持续工作1小时。例:2200mah容量的电池持续工作1小时,那么平均电流是2200ma,即2.2A。一般电池都有表明C数,用C数乘以电池容量即电池的最大放电电流,最大放电电流原则上要比电机的峰值电流大,这样电池的供电会比较轻松。单片锂电池的储存电压为3.75V-3.95V。使用锂电池尽量不要过放,单节电池保持3.7V。

7.电子报警器 电子报警器是用来测电池电压的,当电池电压过低时会发出蜂鸣声。

配件:

1.螺旋桨 参数举例:1060浆,10代表长的直径是10寸,60表示浆角(螺距).前两位数表示直径,后两位表示螺距。一般翼展与桨比大概要达到10CM:1英寸以上,比值过小会推理不够,比值过大会增加飞机横向转动的趋势(反扭)。

香蕉接头(公母)、T头(公母)、浆保护器、子弹头、舵杆、舵角、起落架、轮子。

工具:

电烙铁、热熔胶枪(胶条)、扩孔器、KT板、宽透明胶、纤维胶带(选用)。

三. 制作指导

固定翼飞机参数设定

1.确定翼型。练习机一般选用经典的平凸翼型克拉克Y型翼,这种翼型的特点是升力大,尤其是低速飞行时。阻力中等,不太适合倒飞。练习机一般选用矩形翼,矩形翼结构简单,制作容易,但是重量较大,适合于低速飞行。(其他机型选用翼型不作介绍)

2.确定机翼的面积。模型飞机能不能飞起来,好不好飞,起飞降落速度快不快,翼载荷非常重要。一般讲,滑翔机的翼载荷在35克/平方分米以下,普通固定翼飞机的翼载荷为35-100克/平方分米,像真机的翼载荷在100克/平方分米,甚至更多。普通固定翼飞机的展弦比应在5-6之间。

3.确定副翼的面积。机翼的尺寸确定后,就该算出副翼的面积了。副翼面积应占机翼面积的20%左右。

4.确定机翼安装角(攻角)。以飞机拉力轴线为基准, 机翼的翼弦线与拉力轴线的夹角就是机翼安装角。机翼安装角应在正0-3度之间。机翼设计安装角的目的,是为了为使飞机在低速下有较高的升力。

5.确定机翼上反角(翼端的上翘角)。机翼的上反角,是为了保证飞机

横向的稳定性。有上反角的飞机,当机翼副翼不起作用时还能用方向舵转弯。上反角越大,飞机的横向稳定性就越好,反之就越差。(由于上反角比较难做,我一般不做上反角,有兴趣的可以自己做)

6.确定重心位置。重心的确定非常重要,重心太靠前,飞机就头沉,起飞降落抬头困难。同时,飞行中因需大量的升降舵来配平,也消耗了大量动力。重心太靠后的话,俯仰太灵敏,不易操作,甚至造成俯仰过度。一般飞机的重心在机翼前缘后的25~30%平均气动弦长处。特技机27~40%。

7.确定机身长度。翼展和机身的比例一般是70--80%。

8.确定机头的长度。机头的长度(指机翼前缘到螺旋浆后平面的之间的距离),等于或小于翼展的15%。

9.确定垂直尾翼的面积。垂直尾翼是用来保证飞机的纵向稳定性的。垂直尾翼面积越大,纵向稳定性越好。当然,垂直尾翼面积的大小,还要以飞机的速度而定。速度大的飞机,垂直尾翼面积越大,反之就小。垂直尾翼面积约占机翼的10%。

10.确定方向舵的面积。方向舵面积约为垂直尾翼面积的25%。

11.确定水平尾翼的翼型和面积。水平尾翼只能采用双凸对称翼型和平板翼型,不能采用有升力平凸翼型(解释)。水平尾翼的面积应为机翼面积的20-25%。水平尾翼的宽度约等于机翼弦长的70%。

12.确定升降舵面积。升降舵的面积约为水平尾翼积的20-25%。13.确定水平尾翼的安装位置。从机翼前缘到水平尾翼之间的距离(就是尾力臂的长度),大致等于翼弦长的3倍。此距离短时,操纵时反应灵敏,但是俯仰不精确。此距离长时,操纵反应稍慢,但俯仰较精确。

14.确定发动机。一般讲,滑翔机的推重比为0.5左右。普通飞机的推重比为0.8—1左右。特技机推重比大于1。(由此根据电机和螺旋桨搭配得出的推力经验值选定所需的电机以及电池,当然同时要考虑整机质量)

制作材料工艺(详细工艺制作略)一般自制航模飞机制作材料工艺分为3类 1.KT板式(材料:KT版,泡沫胶)

2.桁架蒙皮式(材料:轻木、层板、热缩塑料蒙皮)

3.玻璃纤维或碳纤材质(材料:飞机模具、玻璃纤维(碳纤维)、(环氧树脂、固化剂)、脱模剂、原子灰、油漆(贴纸))

附上本人KT版机的制作过程: 1.设计飞机

首先要选好你要做的机型,计算好飞机的各个重要尺寸参数,根据算好的飞机尺寸按照比例关系画在图纸上,因为我们要用KT板制作飞机部件,所以图纸要呈现出各个制作部件的形状尺寸。

2.制作部件

根据飞机图纸上的部件尺寸,按照实际大小画在KT板上。

3.切割部件

将在KT板上画好的部件用美工刀切割出来,注意切割的精度。

4.粘贴固定部件

用KT板专用的泡沫胶或者热熔胶粘贴切割下来的部件。

机翼的制作是难点,图上的沟槽是为了下一步把机翼折叠成弧形,机翼铺有碳纤维杆加强机翼强度。

如图:机翼呈平凸型。

图为舵机。(舵机的作用是控制飞机各个主要翼面上舵面的活动)

如图为主翼的最终成型,主翼上的副翼由舵机控制,控制方式如图所示(注:还有其他控制方式)

如图为水平尾翼和垂直尾翼的安装以及舵机的控制方式(注:水平尾翼的舵机没显示出来)

如图为无刷电机,作为飞机的动力源。

如图为无刷电调,它的作用是调节无刷电机的转速

如图为无刷电机和电调的连接

如图为飞机整个动力系统(浆+无刷电机+遥控接收机+锂电池),舵机连接到遥控接收机的相应通道上(本图没显示出来)。

把动力系统固定在机舱内。(如图为动力系统的放置)

整机成型!(注:主翼是通过橡皮筋固定在机身上,这样做可以方便拆卸,各个电子零部件应固定在机舱内)

装置加热器加热原理与故障排查 篇7

一、加热器工作原理

380V电源通过主接触器送至接在回路中的可控硅控制器, 而电源经过可控硅控制器调节后再送至现场加热器, 从而达到加热的目的。在这里可控硅控制器可以说是核心元件, 其通过控制输出电压、电流、功率的大小来控制加热器加热功率从而实现温度可调, 满足工艺不同的温度要求。而控制器输出功率变化则是通过由DCS送过来的4-20mA信号变化来控制可控硅控制器内部可控硅的导通角来实现。

加热器主回路图:

在回路中熔断器主要是起着保护可控硅控制器的作用, 接触器则起到通断回路的作用同时其能否正常吸合也取决于回路中是否有故障或者是否紧急停车。正常的时候主接触器是吸合的, 电源已经送到控制器上, DCS发出启动信号后控制器内可控硅即导通, 由4-204-20mA信号来控制输出电压、电流、功率。

二、加热器故障现象及故障排查

在长期的运行过程中加热器曾出现过不同的故障导致其加热温度无法满足工艺生产需求。下面就是在实际工作中遇到的一些故障及处理过程:

(一) 加热温度上不去

加热温度上不去可能的原因:

1、加热功率不够。

首先设计容量偏小, 其次加热器内部电阻丝烧断导致加热功率下降。前者属于设计问题, 而后者就需要对各分支加热回路进行电阻测试看阻值是否平衡, 如果不平衡就需要对加热器进行抽芯检查, 必要时对加热器内部电阻丝进行更换。

此外分支回路中熔断器熔断, 导致某一组加热器不工作也会导致总的加热功率不足, 此时需要对回路进行检查, 确认是否是由于该分支回路加热电阻丝有接地导致短路, 还要检查确认熔断器容量是否足够以及与熔断器底座之间的接触是否可靠, 有没有接触不良现象, 必要时对底座进行更换。

2、温度监测有误差。

这种情况要考虑内部温度探头测量是否准确, 是否由于送出的信号不准确造成显示温度不到, 而实际温度已经达到。这时就需要仪表人员对测量元件进行检查。

3、工艺阀门开度过大。

介质的流动速度取决于工艺阀门的开度大小, 如果阀门开度过大就会导致介质流速过快, 加热器来不及将其加热至规定温度即流走, 最终导致介质温度偏低, 始终达不到工艺所设定的温度。此时如果检查控制器可以发现控制器始终在满负荷运行, 而DCS过来的控制信号也是处于最大。这时候如果在DCS上人为减小阀门开度, 介质温度就会明显上升。这说明加热器工作是正常的, 需要工艺及仪表人员去核对所设定的流量值与实际值之间是否有偏差。

(二) 加热器不工作

加热器不工作就是可控硅控制器上没有输出, 其可能的原因:

1、外部4-20mA信号没有送过来。

这时用钳流表测一下该信号就可以进行判定, 如果没有信号则控制器不会有输出, 如果信号存在则可能为其它原因。

2、紧急停车继电器动作。

如果紧急停车继电器动作就会使得回路中的主接触器无法得电吸合, 可控硅控制器无输出。而造成紧急停车继电器动作的原因有几种:一是DCS上的紧急停车未解除导致紧急停车继电器动作, 这时需要联系工艺确认DCS急停是否已经复位。其次盘面急停按钮未旋起也会使紧急停车继电器动作, 此时需要对盘面急停旋钮进行检查。

3、启动继电器动作不正常。

工艺过来的启动信号主要通过启动继电器送往可控硅控制器, 如果没有该信号则可控硅就无法接收到触发信号, 无法触发导通。这时可以用表计对启动继电器线圈得电回路进行测试看启动信号是否确已送过来, 如果检测到启动信号已经送到启动继电器线圈上而可控硅并没有导通, 就需要检查该继电器是否由于自身故障导致不动作或是动作不正常, 有些接点吸合, 而有些接点不动作, 必要的时候对其进行更换。

4、控制器内部故障。

控制器内部有熔断器如果控制器出现故障就会使该熔断器熔断, 控制器停止工作。此外控制器内部有为可控硅进行散热的风扇, 一旦风扇损坏就会造成可控硅温度过高报警动作, 盘面故障灯亮。如果风扇损坏可以打开控制器外盖对其进行更换, 而如果是控制器自身故障就需要对控制器进行更换。

此外控制器内连接端子接触不好也可能导致控制器故障报警, 无法正常工作。

三、结束语

【换热器原理介绍】推荐阅读:

换热器安装施工方案06-22

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