隔热层非稳态传热实验与分析

4.1 低温试验箱的降温实验

试验研究选择降温阶段、降温-恒温阶段作为最典型的实验工况, 对箱温及隔热层内置的6对温度测点 (由外到内) t1～t6进行不同时间步长的实测, 以实现对隔热箱体非稳态传热特性问题的讨论。在降温阶段, 低温试验装置的围护结构和装置内的试件放热量最大, 其值的多少直接关系到低温试验装置降温时间的长短。将低温箱隔热箱体的一个垂直侧壁看成一当量平壁热力系统, 根据传热过程的边界条件和初始条件及不同降温过程, 在实验基础上对其数据进行分析, 找出隔热层在降温过程中降温速率与时间、温度场与时间、放热量与时间的变化关系。

4.1.1 不同箱内降温速率的传热实验

为观测不同箱内降温速率要求下隔热层温度场的变化趋势及降温过程蓄放热特性, 规定第1套降温实验的几组试验均在箱内初始温度、箱外环境温度基本一致且空载情况下进行。该套实验以相同箱内初温与不同箱内终温之差为设定降温幅度。初始条件:开机前整个隔热层6测点初始温度基本一致, 且与内外侧空气的初始温度基本一致;边界条件:在整个降温过程中保持隔热层外侧环境温度tw基本不变, 隔热层内壁侧箱温tn (冷却空间侧) 进行有规律地变化, 即设定几种典型降温幅度下的降温速率, 观察具有对流换热边界条件的一维大平板导热情况。表1是第1套试验A～D的箱温及隔热层测点t1～t6 降温恒温试验资料表, 图2、图3分别绘出了试验A的隔热层及箱内空气降温恒温曲线、隔热层降温过程不同时刻的温度场变化情况。