电缆测偏仪散热器的温度场稳态热分析

　　在电线电缆生产中，电线线芯偏心度是电线电缆的重要指标，其主要表现在挤包电缆的绝缘层厚度偏差值大小。设计生产一种能实时检测电缆偏心度的装置可以提高电缆的生产效率和产品质量。

　　X射线偏心测量系统是利用X射线及多个X射线敏感器组成发射与接收系统来完成主要工作的。一根电缆由一束与其轴向成直角的X射线进行穿透检测，射线束在其对立面被接收器收到。由于不同材料对X射线的吸收率不同，材料相同而厚度不同时接收器吸收的光强也不同，因此根据X射线敏感器接收到的光强密度就能得出一条光强曲线，通过扫描曲线就可以求出被测电缆的各项指标。这种测试方法能够全面地判定各个包敷层的厚度、偏心量、椭圆度和电缆的外径，而且实现了在线检测。

　　X射线偏心测量系统是通过法兰与电缆挤出机连接在一起，挤出机是一个高温工作设备，其温度必然通过热传导等方式使得X射线偏心测量系统成为一个高温体。

　　由于X射线敏感器受温度影响较大，会因温度的影响使得工作可靠性降低，且对X射线的接收产生影响，从而终影响在线检测的各项数据结果。而X射线敏感器接收装置需要置于特定的散热器中，本文将对散热器进行传热研究，通过数值仿真模拟与。模型外观结构有如一个带盖的盒子，在其底部还有一条弯曲的U形沟槽，直径为<6.5mm.U形沟槽可以嵌入铜管，在铜管中流入低温的液体进行对流传热从而降低温度。

　　为了降低外界温度对散热器内部的热传导，本文将对散热器表面包裹一层低导热系数的聚四氟乙烯材料，由于聚四氟乙烯具有高的绝热及无污染等特性，既可以尽可能地隔绝外界高温对散热器的热传导，又可以达到环保无污染的要求。

　　2散热器模型有限元热分析由于在散热器中装有X射线敏感器，根据其工作特性，当工作环境温度超过40*C，其失效概率大大增加，可靠性降低。因而散热器整体的冷却能力关系到其内部检测装置工作性能的可靠性及寿命。

　　中直接仿真，无需导入转换，可快速仿真出散热器的温度分布情况。为了热量能被快速地导出，选用铜为散热器的材料，其导热系数为389，聚四氟乙烯的导热系数为0.256.网格划分采用六面体结构，划分网格数目为1165个。在不同的条件下热仿真结果如表1所示。

　　表1热仿真结果环境温度/°c水流流速/水流流入温度/°c求解温度/"C由表1中的仿真数据结果可得，本文所设计的散热器在不同的水流下，所求解的温度值都低于40*C.从仿真计算结果可得出，测偏仪散热器的设计总体上合理、可靠。，在水流还未流入所要进行温度试验烘箱时进行水流速度与温度的测量。再对已进行热交换的流水进行温度测量，记录两者水温的差别。而被测的散热器利用热电阻测温系统进行内部温度的测量。

　　3.2热电阻测温系统热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。测温系统中，关键在于热电阻，其工作可靠性与测试准确性关系到结果的准确性，本次试验采用测量度较高的铂热热电阻。铂热热电阻的电阻-温度关系的线性度非常好，其电阻度关系曲线，在-200~650*C温度范围内线性度已经非常接近直线。

　　所选择型号的规定计算系数，A=3.90802x10*3，B=-5.8010-7；T为所狈媪度值。

　　R.为温度为0*C时的电阻值，对于Pt100这种型号的铂热电阻，R0就等于1008，即环境温度等于0°C时，Pt100的阻值就是1008.当温度变化时，通过以上电阻-温度表达式计算出环境的温度。

　　3.3试验结果本次试验进行不同水流速度下的温度测试。烘箱试验结果数据如表2所示。由表2所示可以看出，在低水流速度为18mL/s时的温度为38.4*C，低于设计要求的40*C.因而表明，设计的散热器符合要求。

　　烘箱温度/C液体流速/入口温度/c出口温度/c内部热电阻/8等效温度/……

　　表2烘箱试验结果数据4结语本文以传热的基本原理为基础，基于SinulatOn模块的有限元传热分析，对测偏仪散热器进行仿真分析，可以预见设计的合理性，同样也为结构的合理优化提供良好的指导方法。在本次设计中，将有限元的热分析和试验相结合，保证了设计的合理性。

　　由传热理论可知，为了保证散热器内部温度达到所要求的温度值，除了进行对流传热外，也可以加厚外绝缘层的厚度，以降低热传导系数。

　　由于热分析计算的非线性，虽然对比试验结果与仿真结果有一定的偏差，但其仍在可接受范围内。

　　以有限元分析和试验相结合的设计分析方法，为以后相关的研究提供了一定的借鉴作用。