复合材料防护箱体隔热设计与分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20241128.008

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (11): 62-68.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20241128.008

复合材料防护箱体隔热设计与分析

秦梓凯¹, 邱睿^1*, 曹清林¹, 郭平安²

1.江苏理工学院机械工程学院,常州 213001;
2.中机精密成形产业技术研究院(安徽)股份有限公司,芜湖 241002

收稿日期:2023-07-24 出版日期:2024-11-28 发布日期:2025-01-14
通讯作者: 邱睿(1984—),女,博士研究生,讲师,硕士生导师,研究方向为机械设计、复合材料,qiurui999@163.com。
作者简介:秦梓凯(1998—),男,硕士研究生,研究方向为轻量化设计与分析。
基金资助:
国家科技重大专项项目(2018ZX04026-001-008);国家自然科学基金(52075232);江苏省自然科学基金(BK20201112)

Thermal insulation design and analysis of composite protective box

QIN Zikai¹, QIU Rui^1*, CAO Qinglin¹, GUO Ping’an²

1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou 213001, China;
2. China Precision Forming Industrial Technology Research Institute, Wuhu 241002, China

Received:2023-07-24 Online:2024-11-28 Published:2025-01-14

摘要/Abstract

摘要： 针对某户外设备钢制防护箱,参考国家军用行业标准,综合考虑环境温度和太阳辐射随时间的变化,以及风速自然对流对散热的影响,设计一种“玻璃纤维+聚氨酯+玻璃纤维”复合材料夹芯式结构箱体,基于现有试验数据对瞬态分析方法有效性进行验证,再对户外箱体进行瞬态热分析,并优化箱体壁厚。与金属箱体相比,复合材料箱内空气最高温度由78 ℃降低至45 ℃,降幅达41.6%,满足了箱内空气低于50 ℃的隔热设计条件,同时实现减重10.6%。

关键词: 稳态热, 瞬态热, 玻璃纤维, 隔热性能, 复合材料

Abstract: In response to a steel outdoor protective enclosure for certain outdoor equipment, referencing the national military industry standard, a “fiberglass+polyurethane+fiberglass” composite sandwich structure enclosure is designed. This design takes into account the variations in ambient temperature and solar radiation over time, as well as the influence of natural convection due to wind speed on heat dissipation. Based on existing experimental data, the effectiveness of the transient analysis method is validated. Subsequently, a transient thermal analysis is conducted on the outdoor enclosure, followed by optimizing the enclosure’s wall thickness. Ultimately, compared to a metal enclosure, the maximum internal air temperature inside the composite enclosure is reduced from 78 ℃ to 45 ℃, resulting in a reduction of 41.6%. This reduction meets the thermal insulation design requirement of keeping the internal air temperature below 50 ℃. Additionally, a weight reduction of 10.6% is achieved.

Key words: steady-state heat, transient heat, glass fiber, thermal insulation performance, composites

中图分类号:

TB332

秦梓凯, 邱睿, 曹清林, 郭平安. 复合材料防护箱体隔热设计与分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(11): 62-68.

QIN Zikai, QIU Rui, CAO Qinglin, GUO Ping’an. Thermal insulation design and analysis of composite protective box[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(11): 62-68.

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Thermal insulation design and analysis of composite protective box

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