农业信息小编为大家带来以下内容：
本文设计了硅钢叠层体等效导热系数的实验方案，测试了不同温度、压力条件下硅钢叠层体的等效导热系数，最终通过参数回归分析的方法，得到了等效导热系数随温度、压力的量化变化规律。 实验结果表明，在一定温度下，硅钢片之间的等效导热系数随界面压力的增大而增大； 压力卸载过程的等效导热系数高于压力加载过程的等效导热系数，温度越高，加载和卸载过程测量的等效导热系数数值相差越大； 在压力一定的情况下，硅钢片间的等效导热系数随温度的升高而降低，压力越大，等效导热系数随温度的变化越小。
立体卷铁芯变压器在制造过程中需要通过退火工艺消除机加工后的残余应力，控温的准确性对退火质量至关重要，因此硅钢薄带之间的等效导热系数是卷铁芯热收缩过程分析的重要参数。
任何固体的表面，微观上看都是凹凸不平的。 两表面宏观接触时，微观上只有离散的微小凸体接触，两接触表面的实际接触面积仅占名义接触面积的小部分。 这种接触的不完全决定了接触面上不同位置传热方式的不同，引起接触面上温度的阶跃，产生对导热流的附加阻力，即接触热阻。 对于芯这样的多层层压片材料，材料界面之间的接触热阻和材料内部的导热系数决定层压片材料的等效导热系数。
关于接触热阻，许多学者研究了接触载荷、表面粗糙度、温度等因素对接触热阻的影响，并根据实验数据和数学分析提出了许多接触换热模型。 典型的有g-w(Greenwood-Williamson )模型、bgt ( bibson-Thomas )模型、bgk ( bibson-keo GH )模型、ASPERSIM模型这4种模型。
1966年Greenwood和Williamson提出的经典弹性接触模型。 2006年Ciavarella等人利用GW模型深入研究了分形表面。 Ciavarella等人进一步提出，利用Weierstrass函数可以解决更接近现实粗糙表面的分形模型。 Cooper等人主要提出了CMY塑性接触热阻模型来预测接触热传导。 Xu等人通过实验研究了低温下材料之间的接触热阻，发现材料的硬度是影响接触热阻的重要因素之一。
经济们推导了计算粗糙表面接触热阻的理论公式，并通过一维稳态导热原理的接触热阻实验进行了验证。 徐瑞萍等用Cantor集分形理论描述了固体粗糙面的形貌，推导了接触热阻网络模型。 赵宏林等提出了一种更接近接触面实际接触情况的圆锥综合接触模型。
本文在硅钢叠层体不同温度、压力条件下，实验测量了硅钢片面法线方向的等效导热系数，并最终用参数拟合的方法得到了等效导热系数随温度、压力的定量规律，为立体卷铁芯退火过程的模拟奠定了基础，同时也为叠层铁芯
1实验原理
1. 1接触换热实验台
文章中使用的接触换热实验平台如图1所示。
图1实验装置示意图
接触换热实验台由加热装置、压杆加压装置、传热系统、保温层及温度数据采集系统组成。 加热装置由自动控制箱和供热炉体两部分组成，杠杆加压装置采用杠杆臂为1:5的杠杆系统，框架为304不锈钢制，具有较高的强度。 从加热棒到上端支撑部件覆盖纳米孔的超绝热材料，两端的导热棒由TC4钛合金制成。
为了适应实验实际操作，加工纳米孔超绝热材料的外形和尺寸，制成中间有圆柱孔的圆柱体，轴向可对半，外盒包裹，另一方面便于样品安装。 温度数据用k型铠装热电偶测量，用NI数采集仪收集处理。 样品材料为卷铁芯原料取向硅钢产品(由首钢股份有限公司迁安钢铁公司提供，材料厚度0. 23mm )，加工后呈圆板状，每片直径20mm。
1. 2实验原理
实验采用一维稳态导热法测量了卷芯硅钢叠层体的等效导热系数，原理如图2所示。 当热流流经导热棒和硅钢叠层时，由于导热棒和硅钢叠层外包隔热材料，径向传热可以忽略，热流沿试样轴向传递。 如图2所示，在实验中可以通过温度采集得到轴向的温度分布，两端的导热棒分别有3个测温点。 轴向热量的传递是一维传热，钛合金的导热系数基本恒定，因此导热棒上的温度在轴向上基本呈直线分布。 根据测温点实验数据可以用最小二乘法拟合导热棒上的温度梯度K1和K2，即
图2实验原理示意图
式中，Ti是导热棒上测温点的温度； xi是导热棒测温点的相对距离。 根据导热棒的热导率可以得到导热棒的轴向热流密度，流经冷热端的导热棒热流密度的计算公式如下。
为了减小实验误差，将两者的平均值设为在硅钢层叠体中流动的热流密度q :
在硅钢层叠体轴线方向的不同位置设置2根热电偶，将两个测定点的热流方向的间隔设为x，测定硅钢层叠体的两个测定点的温度差t，根据稳态热传导(轴向热流密度一定)如下计算硅钢板间的等效热传导率。
1. 3实验方案
每个实验都设定加热温度，通过改变硅钢层压片之间的压力进行了实验。 具体步骤如下。
)接通电源，调节控制箱的旋钮，设定加热温度和保温时间。
)调节压杆末端的压力，维持接触压力不变；
)3)记录每个测量点的温度，直到热传递达到稳态。 实验达到稳态标准在30min以内，所有测点温度变化均小于0. 5；
(4)保持温度不变，重新设定压力，传热达到稳态时记录各测点温度。 即，重复(2)和(3)直到所有负荷的实验完成。
(5)重新设定温度，重复(2)到(5)。 实验设定的温度为400、500、600、700和800个水平，设定的载荷为0、2. 39、5. 57、8. 75和11. 93MPa个水平。 在特定温度下的实验中，从最低载荷开始载荷，到达最高载荷点后，逐步解除载荷直到最低载荷点。
2误差估计
2. 1接触压力误差估算
实验通过杠杆系统对稳态硅钢片间接触面施加压力，实验过程中试样、加热棒和导热棒加热后发生热膨胀，力臂比发生变化。 硅钢叠片制成的圆柱高6. 9mm，其膨胀量可忽略不计。 冷端导热棒和支撑组件的温度较低，因此其膨胀量也可以忽略。 热端导热棒和加热棒计算的最大膨胀量为3. 4mm，对力臂的影响非常小，产生的载荷变化小于0. 1%。
2. 2等效导热系数的误差估计
等效导热系数的测量为间接测量，基于误差传递理论，等效导热系数相对误差的计算流程为： 实验中使用的k型铠装热电偶的允许范围等级I，在400 ~ 800的温度范围内精度为0. 4%，允许范围值 3. 2时，热电偶的最大相对误差为0. 8%。
硅钢片柱上相邻2个热电偶的距离为4. 6mm，仪器测量精度为0. 1mm，最大相对误差为2. 2%。 温度梯度的相对误差为温度和距离的相对误差之和的3. 0%。 由式可知，界面温差的相对误差为1. 6%。 散热热流密度为轴向热流密度的1. 6%，最终相对误差为6. 2%。
3实验结果分析探讨
3. 1界面压与等效导热系数的关系
温度一定时的压力与等效热传导率关系的变化曲线如图3和图4所示。
图3负载时等效热传导率随压力的变化情况
图4卸载时等效热传导率随压力的变化情况
由图3和图4可知，在温度一定的情况下，硅钢板之间的等效热传导率随着载荷(压力)的增大而增大。 另外，研究表明，温度越高，加载时和卸载时在同一压力下测量的等效导热系数之差越大，同一压力下卸载时的导热系数高于加载时的导热系数。
3. 2温度与等效导热系数的关系
压力一定时，等效热传导率随温度的变化如图5所示。
由图5可知，在压力一定的情况下，硅钢片间的等效导热系数随着界面平均温度的上升而降低。 此外，压力越大，等效导热系数随温度的变化幅度越小。
3. 3经验关联式
根据夸夸特优化方法和通用全局优化方法及得到的实验数据可以得到经验关联式： keff=0.806(t(-0.222(p ) 0.637 ) 2.971 )7)相关系数R=0. 975。
图5等效热传导率随温度的变化情况
图6经验关联式和实验数据的比较图
图6是经验关联式与实验数据的对比，从图中可以看出，拟合值与实验值的相对误差小于10%，说明经验关联式(7)能够很好地描述实验结果。
4打结
目前我国的馀热利用技术与世界先进水平还有一定差距，能源的利用仍然存在利用效率低、经济效益差、生态环境压力大的主要问题。 我国钢铁冶金工业的馀热资源非常丰富，回收利用潜力相当大。 节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率作为能源发展战略规划的重要内容，是解决我国能源问题的根本途径，处于优先发展的地位。
中国Www.yileen.Com.CN艺莲园专注中国农业种植和养殖技术的综合性农业知识网站,涵盖蔬菜,水果,园林花卉,茶叶,粮油,饲料食用菌,温室灌溉,农业机械,水产,渔业,畜牧家禽,特种养殖,农业会展。