為了使差示電子掃描量熱儀中加熱爐迅速的從400℃以上的高溫冷卻到室溫，預(yù)設(shè)了一套認(rèn)為合適而使用小尺度蒸發(fā)器的單級(jí)制冷系統(tǒng)。為保障冷卻過程中蒸發(fā)器內(nèi)里溫度場(chǎng)的平均性及冷卻效果，利用CFD 經(jīng)濟(jì)活動(dòng)軟件，對(duì)該蒸發(fā)器內(nèi)里流體的溫度場(chǎng)施行數(shù)字摹擬，并對(duì)蒸發(fā)器外表溫度施行了嘗試勘測(cè)。嘗試最后結(jié)果表明，蒸發(fā)器內(nèi)壁面溫度達(dá)到預(yù)設(shè)要求( - 35℃) ; 蒸發(fā)器整身體的溫度度散布平均，軸向溫差小于1℃; 摹擬最后結(jié)果與嘗試勘測(cè)最后結(jié)果基本吻合。在此基礎(chǔ)向上一步對(duì)該蒸發(fā)器施行了優(yōu)化預(yù)設(shè)，將其內(nèi)壁面改為斑紋面，認(rèn)為合適而使用斑紋面的蒸發(fā)器與加熱爐的換熱空間內(nèi)，被冷卻空氣的比例增大，空氣出口溫度表面化減低，冷卻效果加強(qiáng)。
1、前言
差示電子掃描量熱儀( DSC) 是廣泛應(yīng)用于熱力科學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研討、事物的鑒定、材料熱剖析、化學(xué)性質(zhì)剖析等領(lǐng)域的一種熱剖析攝譜儀。本文主要是對(duì)DSC 加熱爐冷卻降低溫度過程展開研討。加熱爐作為DSC 的關(guān)緊局部，在其運(yùn)行過程中，其溫度每常要高達(dá)400℃以上。傳統(tǒng)的DSC 并沒有對(duì)加熱爐設(shè)置冷卻系統(tǒng)，在DSC 運(yùn)行終了后，加熱爐天然冷卻到常溫需求通過很長時(shí)期。
到現(xiàn)在為止市面兒上用于DSC 的冷卻形式主要有: 液氮制冷、壓縮式制冷、迅速冷卻杯制冷等。液氮制冷可以達(dá)到- 170℃，但需求液氮的任何時(shí)間提供，因此增加了保護(hù)困難程度，且操作復(fù)雜。迅速冷卻杯制冷是一種手動(dòng)冷卻形式，經(jīng)過向冷卻杯中參加冰水、液氮、固態(tài)二氧氣化碳或其他冷卻媒介來達(dá)到冷卻爐體的效果。壓縮式制冷的辦法可以將溫度減低到-40℃，冷卻過程中無須不論什么耗材、系統(tǒng)閉合、操作簡(jiǎn)單，相形前2 種冷卻形式更加經(jīng)濟(jì)管用。對(duì)于以上幾種冷卻形式，關(guān)于壓縮式制冷在DSC 中應(yīng)用的研討尚處于空白，因?yàn)檫@個(gè)本文針對(duì)該冷卻形式，預(yù)設(shè)了一套單級(jí)循環(huán)的制冷系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中預(yù)設(shè)了一個(gè)小尺度蒸發(fā)器作為冷卻源，該冷卻源妥貼地配備布置于DSC 加熱爐上，以成功實(shí)現(xiàn)迅速冷卻。為了證驗(yàn)該制冷系統(tǒng)的在DSC 中的冷卻效果，在嘗試研討的基礎(chǔ)上，利用CFD 軟件摹擬該蒸發(fā)器內(nèi)里流場(chǎng)的溫度散布，并對(duì)該小尺度蒸發(fā)器的優(yōu)化預(yù)設(shè)提出了改進(jìn)的處理辦法。
在蒸發(fā)器算術(shù)摹擬的研討中，汪蕊等利用CFD 對(duì)旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器內(nèi)流體的流動(dòng)過程和速度散布施行了摹擬，文中認(rèn)為合適而使用了三維幾何板型，但并沒有對(duì)板型及計(jì)算辦法施行周密紹介。王軍等利用Fluent 軟件對(duì)分體室內(nèi)機(jī)認(rèn)為合適而使用四折式蒸發(fā)器時(shí)的貫流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)里流場(chǎng)施行了摹擬，文中認(rèn)為合適而使用二維板型，并不可以充分摹擬出流場(chǎng)群體散布，且沒有嘗試證驗(yàn)。這個(gè)之外，在好些個(gè)研討中，關(guān)于干式蒸發(fā)器及降膜式蒸發(fā)器的板型研討占多數(shù)，且一般認(rèn)為合適而使用二維板型的方式，研討僅以數(shù)字摹擬為準(zhǔn)。本文研討的蒸發(fā)器歸屬小尺度蒸發(fā)器，為了使計(jì)算最后結(jié)果更為正確和完整，本文挑選三維板型對(duì)蒸發(fā)器內(nèi)里流體的溫度場(chǎng)施行了摹擬。并經(jīng)過嘗試，證驗(yàn)了算術(shù)板型的行得通性和正確性。這個(gè)之外，為了增長蒸發(fā)器與加熱爐的換熱效果，依據(jù)嘗試最后結(jié)果和理論摹擬，提出了針對(duì)蒸發(fā)器的內(nèi)壁面的優(yōu)化預(yù)設(shè)。
(1) 試驗(yàn)測(cè)試的蒸發(fā)器表面平均溫度為- 32℃，模擬結(jié)果為- 30℃，兩者基本吻合; 從溫度分布上看，結(jié)果都表明蒸發(fā)器上部比下部溫度略低，但垂直方向溫差不超過1℃，說明蒸發(fā)器內(nèi)部溫度分布均勻。模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比吻合較好，表明建立的物理數(shù)學(xué)模型是合適的，進(jìn)行的模擬計(jì)算能夠與實(shí)際相符合，說明合理的CFD 數(shù)值模擬對(duì)實(shí)際工程問題的預(yù)測(cè)是可行的;
(2) 將該小尺度蒸發(fā)器內(nèi)壁優(yōu)化設(shè)計(jì)成波紋面，可以提高換熱面積，增大空氣擾動(dòng)，極大提高了蒸發(fā)器與加熱爐的換熱效果;
(3) 試驗(yàn)與模擬的結(jié)果都證實(shí)了該小型制冷系統(tǒng)的可行性，對(duì)于冷卻DSC 的加熱爐，設(shè)計(jì)出了完整的一套單極冷卻系統(tǒng)，對(duì)今后設(shè)計(jì)DSC 冷卻系統(tǒng)有借鑒意義。
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