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ZB_120型纸质湿垫的强度FEA分析

发布于:2024-03-11 19:01
FEA分析

      蒸发降温湿垫是一种简易、经济、有效的降温设施,自50年代间世以来,经过各国科技工作者的不断改进和完善,现已在欧、美、中东等地得到了广泛应用。纸质波纹状湿垫较刨花、棕丝等湿垫具有比表面积大、降温效率高、阻力损失小、便于工厂化生产等特点。
      1982年,我国从美国引进了这种纸质降温湿垫。实际运行结果表明,这种设施在我国的气候条件下,同样可以得到令人满意的降温效果。1983年起,北京农业工程大学开始对这种降温设施进行研究,1985年通过技术鉴定。为了进一步提高湿垫的耐久性,延长使用寿命,提高降温效率,以后又进一步研制出湿垫用纸和胶粘剂,并通过正交试验,对湿垫结构进行了优化。其优化结构为:湿垫厚度D=110 mm,波脊与水平面夹角,波高H=6.2mm。实验证明,该优化结构能够使湿垫的工作效率提高到80 %以上,可以基本满足农业建筑夏季的降温要求。
      文献对胶粘剂本身的力学性能作了较深入的研究。但是,没有考虑湿垫整体粘结工艺对湿垫强度的影响,致使某些结论偏离实际要求。本文针对这个问题,从分析湿垫的整体湿抗压性能、胶粘剂的粘结性能及粘结工艺水平人手,通过在实际工况条件下对文献的优化结构和文献的UCAR-154胶进行湿垫的整体湿抗压性能、湿抗压强度试验以及湿垫的剥离试验,并与美国的最新产品进行对比实验,对湿垫用纸与胶粘剂所应具有的性能进行FEA分析
      湿垫本身是由相邻两层交错对置的波纹纸片粘结而成的一个空间结构体。工作时,循环水沿1的方向喷至湿垫上部,将湿垫全部淋湿后沿方向2流出回人循环水池;未饱和的热空气沿方向3进入湿垫,与湿垫上的循环水发生热湿交换,将其显热转化为蒸发潜热,降温后的空气沿方向4流出,送到降温工作区。
      由上可见,湿垫工作时主要受2个方向的力的作用:一个是湿垫本身的重力加上循环水的重力,自上而下作用。对于单位长度的湿垫,因其上部由垫盖固定,下部支撑在回水槽上,故可简化为受力简图。另一个力是由于风机排风的结果,在湿垫两侧产生的静压差,以及气流产生的动压。但由于这个压差很小,一般小于10 Pa,而湿垫的侧向刚度也较大,故可不考虑湿垫侧向风压的作用。现仅就湿垫重力作用下的工况进行分析。
      根据湿垫的上述受力特征,对湿垫的整体粘结性能、湿状态下的抗压强度和工作状态下的变形情况进行实验分析。
      湿垫的整体粘结性能是反映胶粘剂与瓦楞纸的粘结性能及湿垫生产工艺水平的一个综合指标。它可通过分析胶、结点的强度和胶结点数得出。据文献,可利用剥离实验来分析。
      剥离实验的试件为:从10cm厚30cm宽的湿垫上锯下2片长度为30cm的试件。测试前先将试件泡水12h,使其完全处于湿状态。剥离拉力机采用INSTRON 4301型试验机。拉伸速度为50mm/min。
      湿垫的湿抗压强度表征湿垫在湿状态下的承压能力。由于在变形较大的情况下,湿垫实际上已不能使用,故用屈服强度表示。
      试件尺寸为10cmx10cmx10cm。试验前先将试件泡水12h,使试件处于湿状态,利用WE-loB型万能试验机进行压力试验。
      为了检验湿垫在工作条件下的总体变形、挺度和稳定性,现进行静压作用试验。
      湿垫试样尺寸为90cmx30cmx10cm,泡水24h后直立在地面上,量出未加载时的初始高度。然后,一次加上相当于2m高度湿垫工作条件下的重物(用砂子加载),测下加载后的高度。以后每隔一定的时间测其高度变化。这里的载荷为湿垫剥离实验的结果可以看出,湿垫的平均剥离拉力达14.5N,远高于实际工作状态下可能出现的剥离力,并略高于美国产品的剥离强度,其原因可通过剥离时的破坏类型来分析。


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