《基于ansys的电熨斗底板温场模型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ansys的电熨斗底板温场模型（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于ANSYS的电熨斗底板温场模型的构建,孟祥涛 07自动化2班 0700102201,选题的背景,电熨斗是每个家庭必备的生活工具，它扮演着重要的角色。中国是电熨斗生产和出口的第一大国，相对于中国市场几百万台的销量相比，巨大的海外市场吸引着国内电熨斗生产企业的目光。电熨斗一般分为：按结构可分为：普通型、自动调温型、喷汽型、喷汽喷雾型等几类。在电熨斗的各项性能测评中，被考虑的首要特性是底板温度性能。因此，电熨斗底板的温度合格与否是检测电熨斗性能的重要指标之一。这其中包括了对很多参数的检查，例如底板中点的温度、底板温度分布、首冲温度、底板控温范围等等。,研究意义,从改良生产工艺的角度出发，欲建立电
2、熨斗底板的温度模型，指导研发，使温控器能及时响应底板的温度变化，从而达到温度不超标并且稳定节能的目的。,实际使用时存在的问题,在发热元件与底板的热传导的过程中，由于电熨斗所处的环境的不同，熨烫织物的不同以及本身的材料、结构、水汽等的变化，都会影响到底板的储热情况。也就是说，电熨斗在加热期间，电能转化成了热能，热能一部分用来加热水，一部分传递给了底板； 在熨烫期间，底板的热量受到水汽喷雾甚至是环境的影响，部分传递给了所熨烫的织物，底板的热量有了较大的转移，导致底板温度会有明显下降，而温控器感应底板温度存在一定的滞后性，从而底板不能迅速回温，达不到熨烫织物的温度要求。因此对于底板温场模型的构建有着
3、重要的现实意义。,普通型电熨斗,喷汽型电熨斗,这两个是现代的喷汽电熨斗。,研究方案,电熨斗的热分析,工作原理 ： 常温时，电熨斗的双金属片端点的触点与弹性铜片上的触点相接触。当电熨头与电源相接通时，电流通过相接触的铜片、双金属片，流过电热丝，电热丝发热并将热量传给电熨斗底部的金属底板，人们就可用发热的底板熨烫衣物了。随着通电时间增加，底板的温度升高到设定温度时，与底板固定在一起的双金属片受热后向下弯曲，双金属片顶端的触点与弹性铜片上的触点相分离，于是电路断开。这时底板的温度不再升高，由于底板的散热而降低；双金属片的形变也逐渐恢复，当温度降至某一值时，双金属片与弹性铜片又重新接触，电路再次接通，
4、底板的温度又开始升高。这样，当温度高于所需温度时电路断开，当温度低于所需温度时电路接通，便可保持温度在一定的范围内。,底板与负荷的相关热方程：,负载的热传导方程,电熨斗熨烫衣物时的热量方程,本课题欲建立底板温度模型，可分析电熨斗底板在不同材料、水汽、环境、织物下的各点温度分布状况，通过改变源的分布来改善电熨斗的温度性能，从而指导生产。,底板温场模型的构建,本文中求解电熨斗底板的温度分布欲采用以离散数学为基础的数值解法。采用有限元法,并通过ANSYS来研究电熨斗底板的温度场。有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求
5、解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。 ANSYS是一种大型的通用有限元分析软件, 它是以计算机为工具求解结构静力学、动力学、热力学、电磁学、流体力学等问题的一种精值解法。它的特点是计算精确、适应性强以及计算格式规范统一等, 是目前机械设计产品中的一种重要工具。使用ANSYS 程序中的热力学模块,可以构造电熨斗发热系统的有限元模型, 再通过对有限元模型施加热载荷或其他条件, 借助计算机就可实现底板温度场的计算机仿真。也就是在熨斗工作过程中, 得到不同参数输入下的各种熨斗底板
6、温度场的变化。ANSYS热力学分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温度, 并导出其他热物理参数。ANSYS热力学分析主要分为: 稳态传递(系统的温度场不随时间变化)和瞬态分析(系统的温度场随时间明显变化)。,用ANSYS实现有限元分析的具体步骤,本课题中由于电熨斗的底板温度随着时间周期性变化，因而属于瞬态传热。 瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。根据能量守恒原理，瞬态热平衡可以表达为(以矩阵形式表示),为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数； 为比热矩阵，考虑系统内能的增加；为节
7、点温度向量；为温度对时间的导数：为节点热流率向量，包含热生成。,ANSYS瞬态分析具体步骤： 1.建模：这一步骤主要是在预处理器中进行，包括定义单元类型和单元选项，定义实常数，定义材料性能参数和创建几何模型并划分网格等。 2.加载和求解：这一步骤主要是在求解模块中进行，包括定义分析类型，确定分析选项，确定瞬态初始条件，施加载荷及载荷步等。 3.查看结果：主要在通用后处理器和时间历程后处理器中进行。,对底板模型的验证,本课题提出了利用接触式测温的方法对建立的特定规格的底板温度模型进行对比验证，欲采用其中的热电偶测温。优点：测量精度高。测量范围广。构造简单，使用方便。,温度测量分为接触式和非接触式两大类。接触式存在的缺点：感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。非接触式存在的缺点：受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。,总结,本课题通过对标准电熨斗的热分析得出相关传热方程，解出这些方程式,就可得出温度场的分布。然后，运用ANSYS有限元分析软件对电熨斗底板进行温场模型的构建。最后，对标准件进行接触式测温得出的数据与所建模型的数据进行对比，来验证温场模型的准确性。该研究方案对提高企业生产率，降低产品生产成本和优化产品设计有着重要的作用。,谢谢!,
