低压电缆光交联辐照箱热流场实验研究与数值模拟

【摘要】电线电缆在经济建设和日常生活中扮演着重要角色，交联聚乙烯电缆已成为我国电力电缆中需求最大的品种。聚乙烯绝缘交联改性后，综合性能显著提高，广泛应用于电力电缆、控制电缆、计算机电缆等领域。紫外光交联技术由我国独立研发，拥有自主知识产权，是近年来开始应用于聚烯烃交联的方法，设备投资少、维护简便、节能高效，具有广阔的应用前景。辐照箱是光交联生产线中的核心设备，是完成光交联反应的场所，辐照箱内部的温度控制，是保证光交联反应顺利高效进行的关键。在辐照箱内部，利用空气强制对流换热带走高温壁面的热量，不仅需要降低部件温度，还必须保证冷却均匀，某些部件既不能过热也不能过冷，辐照箱通风方案的设计必须同时满足不同部分的温控要求。首先，进行辐照箱通风管道风速测量实验，利用热线风速仪测量空气流速，并记通风机的电动机转动频率，获得两种辐照箱通风结构在不同工况条件下的通风管道风速值。管道平均流速数据可为辐照箱流场数值模拟提供边界条件。其次，建立低压电缆紫外交联辐照箱三种通风方案物理模型，利用FLUENT软件模拟冷却空气速度和压力分布，分析结构变化对设备流场的影响，特别关注绝缘层、紫外汞灯、反光罩的对流冷却效果。获得实验条件下难以测量的流场物理量，通过不同通风方案的流场数据对比，为辐照箱通风方案优化设计提供参考。最后，利用FLUENTDO模型对低压电缆和高压电缆二维截面温度场进行非稳态数值模拟，对模型准确性进行了验证，分析电缆截面温度分布以及绝缘、内屏蔽、导体线芯的温度变化趋势。在低压电缆内，对流换热和辐射换热引起的绝缘层温度变化并不显著，而绝缘与导体之间的热传导对绝缘层内的温度分布起了主要作用。在高压电缆内，热辐射、对流换热和热传导共同影响了电缆横截面的温度分布。
【作者】唐佳东；
【导师】路义萍；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，热能工程，2013，硕士
【关键词】数值模拟；流速实验；热流场；辐照箱；紫外光交联；

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