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ZB_120型紙質(zhì)濕墊的強度FEA分析

發(fā)布于:2024-03-11 19:01
FEA分析

      蒸發(fā)降溫濕墊是一種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟、有效的降溫設施,自50年代間世以來(lái),經(jīng)過(guò)各國科技工作者的不斷改進(jìn)和完善,現已在歐、美、中東等地得到了廣泛應用。紙質(zhì)波紋狀濕墊較刨花、棕絲等濕墊具有比表面積大、降溫效率高、阻力損失小、便于工廠(chǎng)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。
      1982年,我國從美國引進(jìn)了這種紙質(zhì)降溫濕墊。實(shí)際運行結果表明,這種設施在我國的氣候條件下,同樣可以得到令人滿(mǎn)意的降溫效果。1983年起,北京農業(yè)工程大學(xué)開(kāi)始對這種降溫設施進(jìn)行研究,1985年通過(guò)技術(shù)鑒定。為了進(jìn)一步提高濕墊的耐久性,延長(cháng)使用壽命,提高降溫效率,以后又進(jìn)一步研制出濕墊用紙和膠粘劑,并通過(guò)正交試驗,對濕墊結構進(jìn)行了優(yōu)化。其優(yōu)化結構為:濕墊厚度D=110 mm,波脊與水平面夾角,波高H=6.2mm。實(shí)驗證明,該優(yōu)化結構能夠使濕墊的工作效率提高到80 %以上,可以基本滿(mǎn)足農業(yè)建筑夏季的降溫要求。
      文獻對膠粘劑本身的力學(xué)性能作了較深入的研究。但是,沒(méi)有考慮濕墊整體粘結工藝對濕墊強度的影響,致使某些結論偏離實(shí)際要求。本文針對這個(gè)問(wèn)題,從分析濕墊的整體濕抗壓性能、膠粘劑的粘結性能及粘結工藝水平人手,通過(guò)在實(shí)際工況條件下對文獻的優(yōu)化結構和文獻的UCAR-154膠進(jìn)行濕墊的整體濕抗壓性能、濕抗壓強度試驗以及濕墊的剝離試驗,并與美國的最新產(chǎn)品進(jìn)行對比實(shí)驗,對濕墊用紙與膠粘劑所應具有的性能進(jìn)行FEA分析。
      濕墊本身是由相鄰兩層交錯對置的波紋紙片粘結而成的一個(gè)空間結構體。工作時(shí),循環(huán)水沿1的方向噴至濕墊上部,將濕墊全部淋濕后沿方向2流出回人循環(huán)水池;未飽和的熱空氣沿方向3進(jìn)入濕墊,與濕墊上的循環(huán)水發(fā)生熱濕交換,將其顯熱轉化為蒸發(fā)潛熱,降溫后的空氣沿方向4流出,送到降溫工作區。
      由上可見(jiàn),濕墊工作時(shí)主要受2個(gè)方向的力的作用:一個(gè)是濕墊本身的重力加上循環(huán)水的重力,自上而下作用。對于單位長(cháng)度的濕墊,因其上部由墊蓋固定,下部支撐在回水槽上,故可簡(jiǎn)化為受力簡(jiǎn)圖。另一個(gè)力是由于風(fēng)機排風(fēng)的結果,在濕墊兩側產(chǎn)生的靜壓差,以及氣流產(chǎn)生的動(dòng)壓。但由于這個(gè)壓差很小,一般小于10 Pa,而濕墊的側向剛度也較大,故可不考慮濕墊側向風(fēng)壓的作用,F僅就濕墊重力作用下的工況進(jìn)行分析。
      根據濕墊的上述受力特征,對濕墊的整體粘結性能、濕狀態(tài)下的抗壓強度和工作狀態(tài)下的變形情況進(jìn)行實(shí)驗分析。
      濕墊的整體粘結性能是反映膠粘劑與瓦楞紙的粘結性能及濕墊生產(chǎn)工藝水平的一個(gè)綜合指標。它可通過(guò)分析膠、結點(diǎn)的強度和膠結點(diǎn)數得出。據文獻,可利用剝離實(shí)驗來(lái)分析。
      剝離實(shí)驗的試件為:從10cm厚30cm寬的濕墊上鋸下2片長(cháng)度為30cm的試件。測試前先將試件泡水12h,使其完全處于濕狀態(tài)。剝離拉力機采用INSTRON 4301型試驗機。拉伸速度為50mm/min。
      濕墊的濕抗壓強度表征濕墊在濕狀態(tài)下的承壓能力。由于在變形較大的情況下,濕墊實(shí)際上已不能使用,故用屈服強度表示。
      試件尺寸為10cmx10cmx10cm。試驗前先將試件泡水12h,使試件處于濕狀態(tài),利用WE-loB型萬(wàn)能試驗機進(jìn)行壓力試驗。
      為了檢驗濕墊在工作條件下的總體變形、挺度和穩定性,現進(jìn)行靜壓作用試驗。
      濕墊試樣尺寸為90cmx30cmx10cm,泡水24h后直立在地面上,量出未加載時(shí)的初始高度。然后,一次加上相當于2m高度濕墊工作條件下的重物(用砂子加載),測下加載后的高度。以后每隔一定的時(shí)間測其高度變化。這里的載荷為濕墊剝離實(shí)驗的結果可以看出,濕墊的平均剝離拉力達14.5N,遠高于實(shí)際工作狀態(tài)下可能出現的剝離力,并略高于美國產(chǎn)品的剝離強度,其原因可通過(guò)剝離時(shí)的破壞類(lèi)型來(lái)分析。


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