紫外老化试验箱结构设计实例

紫外老化试验箱、武汉紫外老化试验箱温度分布对老化试验结果是至关重要的影响因素。紫外老化试验箱温度分布不均匀可能造成样品老化程度的不同。目前，多采取空气加热方式以达到试验要求温度的荧光紫外老化试验箱。在设计紫外老化试验箱箱体以及风道时充分分析其结构上的不足与缺陷以改善设计方案， 有助于提高产品的整体性能，节省运营成本， 缩短研发周期等。

紫外老化试验箱运用仿真和热分析程序对SC/UV-340P紫外老化箱风道及试验室部分进行仿真分析得出温度分布截面图， 以及气体流动轨迹的流场分布， 符合真实温度分布测量数据特性。在此基础上改良原有设计方案， 建立一种新的风道结构满足其温度分布及气体流场特性， 得到温度分布较均匀的试验结果。

1 、紫外老化试验箱CFD 模型建立

1. 1 、紫外老化试验箱SC/UV-340P风道及试验室设计

根据真实紫外老化试验箱SC/UV-340P箱体试验室及风道部分进行设计制图， 如图 1 所示。

1. 2、紫外老化试验箱设计描述

试验室以及风道结构较为简单， 实际zui小狭缝为 8 mm。在 设计时zui小通过距离为 5 mm。充分小于实际通过距离以便真实模拟试验结果。对整体试验室及风道的 CFD 模拟如下:风道进气口设置为风扇条件并设置转速为10 rad/s。气体介质设置为空气， 默认温度为 20 ℃。设置 U 型空气加热管功率为800 W。试验箱散热口设置为空气出口正常大气压力， 默认温度20 ℃。本项目的建立是要获取在试验箱内部的温度分布， 气体流场轨迹。

1. 3 、建立项目属性

(1)对环境及材料等因素的设置如表 1 所示。

1.4 、模拟温度分布结果

模拟温度分布如图 2 所示， 整体温度特征如图3 所示， 流场温度分布如图 4 所示。从图 2 和图 4中可以看出气体由外界经由加热管加热后由散热管尾部折返通过散热管上的小孔进入试验室内部， 接近试验室排气口位置附近的气体较快排出。远离试验室排气口的气体伴随有湍流和乱流现象使得温度无法较好排出试验箱外部。在 210 步迭代运算后，系统趋于稳定。图 3 所示整体系统气体温度zui大差值达到 3. 09 ℃， 平均温度为 51. 47 ℃。由此看出BUV2000C 存在温度分布不均匀的现象。

2 、对紫外老化试验箱箱体及风道的优化

2. 1 、紫外老化试验箱风道结构优化分析

由侧面送风折返后经散热孔进入试验箱内部，各散热口风量及压力呈现不一致性(越接近折返处， 风量及压力越大)。考虑空气由加热丝加热后由底部中心位置送风进入试验室。

2. 2 、紫外老化试验箱试验室排气口优化分析

试验室排气口位于箱体上部两侧或者中间都会引起气流的局部导向性， 致使整体气流不均匀， 部分位置发生涡流及湍流。考虑将排气口设定在试验室两侧并与箱体长度一致。

2. 3 、改进后紫外老化试验箱试验室及风道

整体设计如图 5 所示;风道设置在试验箱中心下部位置， 整体呈直角型(拐角处圆角处理)， 进入试验室后由一分流壳将热空气分流箱体左右两侧。试验箱排气口位于试验箱斜边两侧与试验箱同宽。

2. 4 、改进后的紫外老化试验箱试验室及风道模拟结果

模拟设置条件与SC/UV-340P相符。因为设置收敛条件相同， 运算经过 210 步迭代满足收敛条件后，系统内温度趋于稳定停止运算。模拟温度分布及气体流场轨迹如图 6、 图 8 所示;气体加热后经由直角型风道进入试验室内由分流罩分流后在箱体内形成规律的环形气流， 没有产生乱流及湍流现象。后由两侧的散热孔排除箱体外。整体试验室内温度较为均匀， 图 7 中 可 以 看 出 整 体 系 统 zui 大 温 差 为1. 09 ℃， 平均温度为 52. 3 ℃。

3 、紫外老化试验箱zui后设计体会和结果

通 过对SC/UV-340P 箱体及风道部分进行设计分析计算， 很好地得出出温度分布及气体流场的特点，再在此基础上改进紫外老化试验箱排风口及风道位置与结构，从而系统整体温度偏差从 3. 09 ℃降低到 1. 09 ℃， 消除了内部气体流场乱流现象，达到设计要求和实际应用要求。