【正文】 , )( , ) ( , ) ( , )sr AED x y D y z D z xDDD??? ? ? ? ? ?????? （ 27） 式中 ： ??????????????? yyxxDyxD),(),( ， ??????????????? zzyyDzyD),(),( ， ??????????????? xxzzDxzD),(),( ， s? 為 向量 a 與輻射元件表面 tP 處法線所成的角。 222c osEd( , ) ( , ) ( , )( , ) ( , ) ( , )srDM AD x y D y z D z xDDD??? ? ? ? ? ?? ? ???? （ 28） 式中 D? 是輻射元件表面反射罩反射可看見 P 點的區(qū)域。 由上式我們可以解得： ? ???? ????? ? )(122 039。 是某個常數(shù)kk ???? ?? 根據(jù)反射罩表面的柱面方程，對已知的 a 可以求出點 sP ，利用其他的關系式求出 b ，再由測試面方程求出 P 點，這樣我們就可以得到 x ， y 及 z 關于 ??, 的函數(shù)關系式。 基于直照度上的反照度幾何模型 由上面反照度的數(shù)學推導可知，表達是比較繁瑣，這給計算機編制程序帶來了一定的困難，因而我們基于直照度的表達式來建立反射照度的幾何模型。dA 切平面 l 為鏡像到39。dA 處就相當于 Pt 點直接照射到 39。dA 處的輻照度就可以用直照度的公式了。 哈 爾濱理工大學學士學位論文 14 圖 210 反射輻照度 圖 211 鏡像輻射面 設表面反照度的方程為： pyz 22 ? 輻射元件的表面方程為： ? ? 2220 rzyy ??? 式中 r 為輻射元件的半徑。 在直照度計算中已經(jīng)推導出一點對測試面上的輻射照度，再反照度里其表達式為： 2c o s c o sW E dscr M Al??? ?? ? ? 式中 rWE 表示一點對一點的輻照度。2 ???? ryyy r ， ?sin039。22 xzyd rr ??? ，或 ? ? ? ?? ? ? ? 2222222222222sssstststzzpzyxxzzpzyxxd?????????? ?????????????? ???? ? 為測試面點 P 處的法線與 y 軸夾角， )/arcsin( 39。 39。2z 是測試面上的一點以拋物線切線為對稱軸的對稱點。 哈 爾濱理工大學學士學位論文 16 在這里我們暫取選取 700K 。從圖中可以看出，輻射量的分布正好與微元直照度相反，中間低兩邊高，這樣對于他們的疊加后均勻度有好處，至少在邊沿處可以使能量分布較均勻，而且也可以看出盡管我們在測試面上取了較大的范圍，但在熱管軸線方向能量是比較集中 的，這跟圓環(huán)的圓心坐標有關，在后邊我們將給予說明；在左下圖中，我們可以看出均勻度不好，尤其是在中間，能量時高時低交替變換，微圓環(huán)的疊加可以消除一些不均的現(xiàn)象，在后邊我們將疊加并作出圖形給予討論；在右上圖中，很明顯表現(xiàn)出各處能量的不均勻現(xiàn)象；右下角是微圓環(huán)反射照度的三維圖形。由于測試面上的步長為 ，為了簡便我們的熱管上疊加步長也為 ，疊加 100 次得到如下圖形 (如圖 213)。在右上圖中可知，在軸線方向，輻射均勻，有條紋就體現(xiàn)了不均，特別在中間也就是熱管的正對面，有一小塊能量很高，這會產(chǎn)生不良的結果，實際上這就是我們所說的“射差問題”，后邊將給與一定的 討論。解決不均的現(xiàn)象就是我們的優(yōu)化設計哈 爾濱理工大學學士學位論文 17 的問題。 下圖就是在溫度取 700K， r=，測試面距原點的距離為 ，圓環(huán)的圓周上以?/ ? 為步長，圓環(huán)的圓心為 (0， ， 0)，拋物線的開口為 200mm，深為 100mm，拋物線的焦點為 ，測試面上以邊長 2m 的正方形 中求一個熱管對各點的輻射照度。 從上圖可以看出，疊加后不均現(xiàn)象仍然存在，且在熱管的軸線方向不均加劇了，由蘭貝特定律可知，直照度在邊沿中的貢獻大不好，從這里也可看出，測試面上的能量最好是通過反射罩獲得，當然要在一定的條件下，這樣不但可以減少能量的損失而且還增加了均勻性，至于垂直軸線方向的情況，要通過多根熱管來削弱，必須保證不產(chǎn)生射差問題。在圖 213 與圖 214 右上角圖中相比較，在核心區(qū)域均勻度增加了。這樣輻照不均勻現(xiàn)象消除，避免了局部過熱而損壞烘干對象，可以保證烘干質(zhì)量和 效率，此時的輻照度分布如圖 215。 在第一章中我們提到，衡量均勻程度的標準為方差值，為此編制了在 y 和 y0 變換的時候計算各個方差的程序。 0y 的范圍取為 — ，步長為 ，其所對應的方差值為： eee = +005 * Columns 1 through 8 Columns 9 through 13 由此可知隨 0y 的增加方差值首先增加而后減小，但是當 ?y 的時候方差最小，故取 ?y 。當走帶停止時，帶基在輻射器的直接照射下，容易產(chǎn)生皺褶損壞帶基。即便 是能夠直接測量工件表面的溫度，溫度的測量與控制也不可能絕對同步。為此，我們電路中加裝了輻射器與走帶機構的連鎖控制，當走帶機構停止時，加輻射元件即刻停電，由于所選的加熱器的熱慣性小，故其表面溫度下降很快，不至于損壞帶基。因此在電路中需要利用時間繼電器，綜合性能分析，選擇 20JS 型單結晶體管電子式時間繼電器（如圖 216）。再經(jīng)穩(wěn)壓二極管 ZD 和電阻 2R 穩(wěn)壓后的電壓加在右邊單結晶體管 2T 的觸發(fā)電路上。 延時從接通電源開始，而后分 1PR ， 3R 和 2PR ， 5R ， 2D 兩路對電容 3C 充電。同時動合觸點 KA閉合， 3C 迅速放電。 圖 216 走帶機構的連鎖控制圖 本章小結 本章分別討論了以下五方面的內(nèi)容： (1) 微元環(huán)對測試面的直照度和反照度； (2) 單根管對測試面的直照度、反照度與總照度； 哈 爾濱理工大學學士學位論文 21 (3) 兩根管對測試面的總照度； (4) 匹配度與輻射場的優(yōu)化處理； (5) 輻射器與走帶機構的連鎖控制。黏膠帶在爐內(nèi)的烘烤時間為 min5 。 mm160030021000調(diào)節(jié)距離2黏膠帶爐膛寬 ??????? ?? mm1 0 0 0100100400400????????? 調(diào)節(jié)距離輻射罩的尺寸輻射距離基底爐膛高 (4) 車間溫度常年波動范圍 CC ?? 30~10 (5)爐壁 采用薄壁結構，取厚度為 mm100 ，外殼采用包裝薄鐵皮，內(nèi)壁采用 ? 的薄板，中間填塞礦棉扎，用 mm50 角鐵做骨架，爐膛外部不可以調(diào)。 爐體底部設有若干組排風口 .每組為 2 個內(nèi)徑為 160mm 的圓形管排風，可調(diào)閥門引出爐膛 后又豎直排風管，自然抽風。 遠紅外參數(shù) （ 1）溫度 T1 的確定 由編制的程序得最佳輻射溫度為 T1=426K，匹配度為 哈 爾濱理工大學學士學位論文 23 （ 2）輻射管的選擇 采用石英管作為輻射管，由于強輻射溫度極高，所以遠紅外涂料不予考慮。 （ 4）距離系數(shù) f1 的選定 由于輻射距離為 400mm，兩側輻射管中心距為 800mm，由《遠紅外輻射加熱技術》表 219，取距離系數(shù) f1= （ 5）射角系數(shù) f2 的選擇 角系數(shù)忽略不計。 輻射器單支功率，支數(shù)及其布置設計 布置 52 支輻射管， 4 支輻射管選為一組，共分 13 組，輻射器單支功率為 、型號取為一致，管徑均取 20mm，管長均為 1000mm。 反射罩的選取 由于反射罩要求有較高的反射率，能耐熱、耐腐蝕，并且有良好的機械強度及經(jīng)濟性，故采用渡銅的拋光不銹鋼制成，又考慮到拋物線反射罩比平面反射罩效率高 30%，于是外型采用拋物線型，反射罩開口： 200mm深： 100mm 厚： 5mm 輻射 加熱 裝置及輻射器的組合與工藝布置 輻射加熱裝置有石英遠紅外輻射器 和不銹鋼反射罩組成。 熱電偶的布置 為了實現(xiàn)溫度的均勻性，熱電偶作了兩種不同的測溫。 通風控制 對于烘干爐，當可燃氣體集中揮發(fā)時，必須迅速用風機抽出氣體以保證安全，抽出氣體進入催化燃燒裝置，從催化裝置出來的氣 體在大于爐膛，以減少能量損失。有些烘爐的溫度可以達到 50~60 度以上，這樣經(jīng)爐殼散失的熱量將占總功率的 20%以上。 爐溫控制 一般烘干爐都是控制爐溫 以代表工件的溫度 ，而遠紅外線輻射則應控制輻射器溫哈 爾濱理工大學學士學位論文 25 度 ，用熱電偶測出爐膛各處的溫度。拋物線頂點應取在坐標的原點上，其焦距在距頂點 2/P 處。 本章小結 本章主要討論了 以下三方面： (1) 烘干爐結構尺寸設計； (2) 烘干爐一些構件的選取，例如，選取輻射管功率的大小，輻射管的分組及其布置；還有通風裝置的布置等； (3) 遠紅外參數(shù)的選取。 xx =[, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 10, , 11, , , , , , , , , , , , , ]。 x=xx.*10^(6)。d39。 title(39。)。波長 λ/m39。 ylabel(39。)。%黑體輻射常數(shù) c1 = *10^(16)。%第二輻射常量 for i = 1:1:15 t = i*100。 for lambda = 0:.01:10。 Eblambda(i,j)=c1.*(lambda*10^(6))^(5)./(exp(c2./((lambda*10^(6)).*t))1)*10^(18)。 hold on plot([0:.01:10],Eblambda(i,:),39。)。 title(39。)。λ/um39。 哈 爾濱理工大學學士學位論文 27 ylabel(39。)。 hold off。 yy=[8, 6, 70, 60, 70, 7, 12, 4, 0, 9, 2, 7, 2, 10, 57, 20, 30, 70, 60, 70, 30, 40, 10, 5, 24, 8, 20, 9, 28, 10, 39, 10, 13, 5, 22, 10, 28, 5, 10, 50, 30, 85, 51, 79, 50, 74, 30]。 y=yy./100。 c2=*10^(2)。 E(j)=0。 EQ1=(((((lmx.^5).*c1)./(exp((lmx.*T(j)).\c2)1))).*(lmx.*(y(i+1)y(i))./(x(i+1)x(i))+y(i)(y(i+1)y(i))*x(i)/(x(i+1)x(i))))。 E(j)=E(j)+EQ。 end EE=E。bx39。k39。匹配度曲線 39。 xlabel(39。)。相對匹配度 P39。 axis([300 700 ]) zd=max(EE)。 break end 哈 爾濱理工大學學士學位論文 28 end Tmax=T(x)。 m=[300,700]。 line(m,n) mm=[Tmax,Tmax]。 line(mm,nn) text(428,39。) text(302,39。) text(428,39。) grid on 微元環(huán)的直照度程序 Edb=zeros(201,201)。 r=。%輸入微元環(huán)的寬度 R=12。 z0=0。 %輸入熱元件之長的一半 %輸入上下限 xs=1。 zs=1。 bc=。%輸入測試點的坐標 D=。%拋物面的深度 % syms gg y1 z1 d y p f。 z=za(i)。 a0=atan((zz0)/(yy0))。 k=asin(z/R)。 y1=yy0cos(p).*r。 if(abs((z1.*(hy0cos(p).*r))./y1)=D/2) %保證輻射元件發(fā)出的輻射直接照到測試面上 d=sqrt(y1.^2+z1.^2+x^2)。 else Ed(i)=0。 [I,J]=find(Edd)。 nn=max(I)。 zaa=za(mm:nn,:)。 figure(1)。微元環(huán)對測試面的直射照度 39。 xlabel(39。)。測試面的 Z 方向 (m)39。 zlabel(39