特種設備設計
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基于Inspire的鐵道車輛設備附件安裝架輕量化設計
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特種設備設計的實例教程
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 互聯網整理
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一、電子設備的組合傳熱模式
盡管我們已經詳細介紹了三種傳熱模式，但在實際工程中，我們通常會看到三種模式同時結合的情況。例如，在計算機芯片中，熱量以平行路徑從結傳導到外殼和引線。然后，熱量從引線傳導到電路板，并從外殼傳導到散熱器。同時，導線和散熱器中的熱量被對流到空氣中并輻射到周圍環境中。
如下圖所示三種模式下用于傳熱和熱阻的方程。
解決組合模式問題的最簡單方法是建立電阻網絡。通過這種方式，我們可以圖形化地檢查同時、并聯和串聯傳熱的每種模式的路徑。
當熱量通過單一材料的單個壁傳導時，熱傳導速率和熱梯度是恒定的。然而，當熱量在不同材料的串聯路徑中傳導時，每種材料的溫度梯度都不同。檢查三種材料串聯的復合墻，如下圖所示。
對于更常見的串聯和并聯熱流組合問題，如下圖所示，通過由串聯和并聯熱流路徑組成的壁的熱傳導，我們可以看到并聯材料的熱阻。
在涉及傳導和對流串聯傳熱模式的電子冷卻問題中，如下圖所示，電子模塊中的傳導和對流。硅芯片封裝在環氧泡沫絕緣體外殼中。大部分的熱傳遞是通過模具表面進行的。所以當我們知道熱耗率時，我們通常必須確定設備的溫度升高。
二、大功率IGBT模塊DBC襯底的熱仿真分析
IGBT功率模塊是電子產品的基礎部件之一，在工業電子升級過程中發揮著至關重要的作用。它被認為是電力電子行業的CPU。IGBT結合了GTR和功率MOSFET的優點。IGBT功率模塊是電力系統的核心部件，其性能對應用系統有著至關重要的影響。影響功率模塊性能和應用的因素包括：功率密度、功率損耗、運行速度、可靠性、使用壽命、體積、重量和成本等，主要取決于芯片技術和封裝理念、技術和制造工藝。
由于功率半導體器件處于工作狀態，芯片流過數百安培的電流。
展開 二、極板/極線磨損或腐蝕加劇
1、高速氣流區：
粉塵對極板、極線的沖刷磨損加劇，縮短設備壽命。
2、低速氣流區：
濕氣或腐蝕性氣體滯留，可能引發極板腐蝕。
針對以上工藝布置可能產生的問題，對電除塵器進行三維建模，分析問題產生的原因，并加以解決。
根據圖紙，對電除塵器（包含進出氣管道，殼體，氣體分布板，電場極板等）進行三維建模如下：
三維模型
注：in2與in3分別為兩列電除塵器的進口監測面。
計算參數及邊界
計算參數如下圖，進口采用速度進口，將煙氣量換算成進口速度為19.4m/s，出口采用壓力出口（pressure-outlet），出口壓力設定為0Pa，氣體分布板采用多孔跳躍邊界（porous-jump），并根據實際開孔率計算系數，近壁面處采用無滑移邊界條件。
進口煙氣參數
結果及分析
管道無導流
在管道無導流的情況下，電除塵器的模擬運行情況如下：
展開 在工業領域中，可以簡單理解，為了解決某一個工業問題給出的解決方案，我們稱之為設計。那么以下錯誤觀念有必要提及以下：
1.設計就是繪制圖樣，即“設計=制圖”
2.設計是“按照裝配圖到零件圖的順序制圖”
3.設計這種事是計算機干的
4.設計就是“設計計算”
來源：怡合達官網
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幾十年來，研究人員一直在考慮通過高速空氣噴射來冷卻熱電子設備的潛力。然而，噴射冷卻系統今天并沒有被廣泛使用。阻礙使用這些系統的兩個最大障礙是它們的復雜性和重量。空氣噴射系統必須由金屬制成，以便能夠處理空氣噴射相關的壓力。空氣處理系統可能很復雜，有許多離散的部件來管理氣流并將空氣引導到需要冷卻的熱點。
University of Illinois 研究人員已經證明了一種新型的空氣噴射冷卻器，它克服了以前噴射冷卻系統的障礙。利用增材制造，研究人員在單個部件中創建了一個空氣噴射冷卻系統，該系統可以將高速空氣引導到多個電子熱點上。研究人員用堅固的聚合物材料制造了冷卻系統，這種材料可以承受高速空氣噴射帶來的惡劣條件。
目前，大多數電動汽車都使用水平冷卻技術，但隨著功率密度的增加，這些冷卻方法將變得不足。由于熱性能的改善，液體射流沖擊是一種有吸引力的冷卻技術，已經進行了數值測試和實驗實現。盡管目前尚未在工業上實施，但研究表明，作為一種熱管理技術，它取得了非常有希望的結果。
下圖所示的是汽車電子設備使用射流沖擊部件和系統概述：（a） 噴射孔（b） 射流沖擊歧管（c） 增強型表面（d） 安裝在動力模塊上的射流沖擊歧管，（e） 射流沖擊功率模塊冷卻的真實實例（f） 車輛冷卻回路
射流沖擊設計、制造方法、功率模塊中的材料和有效冷卻表面積都對冷卻功率電子器件時的傳熱系數有影響。然而，射流沖擊已被證明可以將模具的最高溫度和模具之間的溫差保持在臨界值以下。在電力電子模塊的傳統射流沖擊設計之上，先進的射流沖擊技術可以應用于更高的傳熱率，包括噴射射流和合成射流。
電力電子設備的有效熱管理對于可靠性和提高功率密度至關重要。在隨著下一代電力電子設備實現寬帶隙器件，增加的熱通量將需要更先進的冷卻策略。
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USBCodec芯片是集成數字信號處理、音頻編解碼及USB通信功能的芯片，其核心工作原理包括信號采集、數字處理、編解碼轉換和通信傳輸四個關鍵環節。
信號采集與數字處理：通過內置ADC模塊對模擬音頻信號進行采樣和量化，轉換為數字信號后，由DSP芯片進行混音、均衡、降噪等處理。
編解碼轉換：將處理后的數字信號通過內置DAC模塊轉換為模擬信號，輸出至揚聲器或耳機。
通信傳輸：通過USB接口實現即插即用連接
本文原刊登于Ansys.com：《Samtec and Ansys: Simulating for a Smaller, Faster, Denser World》
作者：Emily Gerken | Ansys市場傳播專員
編輯整理：王鑫 | Ansys應用工程師
“由Ansys提供支持的仿真環境對Samtec的研發至關重要。”
——Matthew
一、項目簡介
本次模擬對象為海德堡袋除塵器，除塵器進口煙道煙氣來流方向與除塵器中煙氣流向垂直，煙氣進入除塵器時易發生偏流；袋室內為大通室結構，內無分室板，各凈氣室間有隔板，4個灰斗，共8個凈氣室，濾袋為160*6000；煙氣由側板進風口進入袋室時，在擋風板的作用下，一部分煙氣在擋風板上方進入袋區，另外一部分煙氣在擋風板下方，即灰斗中，進入袋區；為避免本除塵器內產生偏流或局部高風速，現通過
該電除塵器為雙列式結構，其進口主管道相對于兩列除塵器中心偏置，導致除塵器煙氣量分配不均勻，且除塵器進口與管道彎頭直接對接，可能造成進入電場的煙氣分布不均勻，對除塵效率有不利影響。電除塵器進口分風不均會導致氣流分布不均勻，直接影響除塵效率，并可能引發一系列運行問題，具體表現如下：
一、除塵效率下降
1、局部流速過高：
部分電場區域風速過大，粉塵在電場中的停留時間縮短，荷電不充分，
軌道交通是指運營車輛需要在特定軌道上行駛的一類交通工具或運輸系統。根據服務范圍差異，軌道交通一般分成國家鐵路系統、城際軌道交通和城市軌道交通三大類。
軌道交通行業的健康發展，離不開其各部件的良好協同工作。使用仿真APP能夠在研發初期，在虛擬環境中對各部件在不同工況下的性能指標進行直觀展示，從而識別潛在設計缺陷，指導設計優化。
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石油化工生產工藝技術復雜，運行條件苛刻，任何一個小的失誤就有可能導致災難性后果；而且石化生產裝置呈大型化和單系列，自動化程度高，某一部位、某一環節發生故障，就會牽一發而動全身。這些都對石化生產設備的可靠性提出了嚴格的要求。
使用仿真APP能夠在石油化工設備研發初期，在虛擬環境中對各部件在不同工況下的性能指標進行直觀展示，從而識別潛在設計缺陷，指導設計優化。
一、背景介紹
熱設計就是通過合理的散熱方式保證良好的熱環境，確保電子設備可靠的工作。隨著電子技術的迅速發展，電子設備的結構越來越復雜，且越來越趨于小型化，散熱問題成為了影響設備可靠性的重要因素。據統計，電子設備有超過一半的故障是由過熱引起的，并且故障率會隨溫度升高成指數式增長。為了有效避免電子設備機箱內溫度過高，影響電子器件正常工作，在結構設計時就需要考慮散熱。傳統方法是根據指標要求和工程經驗設計出樣品
