这个报告描述了QFE型号系列元件,以数量3X3的排列方式进行安装的一系列实验。排列首先测试了所有元件通电,再用Herschel仪器(机械3D热流量扫描单元),全温度的扫描元件表面,然后以2D热流量扫描距离排列表面100mm处。两个简单的反射罩长度(20mm和50mm)被测试,并且再次在100mm距离处用Herschel仪器进行扫描。从而说明一个加热炉盘里辐射能量的分布情况。
下一步就是关掉单个元件在排列中的电源,从而来模拟故障的QFE元件。排列再次用Herschel进行2D扫描。最后,调查四周带有反射罩的效果。2个反射罩长度(20mm和50mm)被测试,并且再次在100mm距离处用Herschel仪器进行扫描。在每种案例下,安装上的反射罩(20mm和50mm)并再次在100mm的距离用Herschel仪器进行扫描。
表1: 试验元件数据
试验号码 |
不通电元件号码 |
功率 (W) |
反射罩 |
1 |
- |
1350 |
无 |
2 |
1 |
1200 |
无反射罩 |
3 |
2 |
1200 |
无反射罩 |
4 |
5 |
1200 |
无反射罩 |
5 |
- |
1350 |
(a) 20 mm |
6 |
1 |
1200 |
(a) 20 mm |
7 |
2 |
1200 |
(a) 20 mm |
8 |
5 |
1200 |
(a) 20 mm |
9 |
- |
1350 |
(b) 50 mm |
10 |
1 |
1200 |
(b) 50 mm |
11 |
2 |
1200 |
(b) 50 mm |
12 |
5 |
1200 |
(b) 50 mm |
第一个实验的结果如图3所示。第一张图展示了从排列发出的热流量的轮廓大致是一个圆形,在中间位置有一个最强的峰值。在此情况下,没有反射罩时最大的热流量是0.89 W/cm2随着与中心距离的加大热流量逐步的削弱。
第二张图展示了相同排列但是四周带有20mm深的方形反射罩的热流量。热流量的形状不再是圆形,并且方形反射罩的影响可以在图像轮廓上被观察到。因为加了这个反射罩,热流量峰值增加到0.96W/cm2。
最后的图像显示了加上50mm反射罩的效果。可以看到热流量轮廓更大的受到了反射罩轮廓的影响,趋向于更加方形的形状。辐射的分散比“无反射罩”或者“20mm反射罩”的情况更少。由于50mm反射罩辐射热流量范围限制的更加狭窄了,被记录下的最大热流量为1.21 W/cm2。
实验二:
在第二个实验中,排列的中心元件5被断电。功率水平因此从1350W降低到1200W。2D热量扫描如图4所示。在没有反射罩的情况下,可以看到,对比1350W的图3热流量明显降低了,发生在中心的最大热流量从0.89 W/cm2减少到0.66 W/cm2。但是,更宽的颜色带显示了更加均匀的热流量区域,其原因是关掉了中间的元件后,现在热量由外围的8个元件提供。从旁观者角度,我们必须注意到尽管中心的元件没有通电,这个元件仍然会被周围的其他元件加热,并仍然发射辐射热。当加上20mm反射罩后,最大热流量增加到0.77 W/cm2并且辐射的分散程度明显比不加反射罩要小。最后,在50mm反射罩的情况下,从排布周围的黑暗区域可以看到,分散程度明显更小。峰值热流量也增加到0.98W/cm2。从而得出,中间元件被关掉后,导致热流量区域变得更加平均。图4第一个图像的中心区域非常明显的显示了这一点。
实验三:
这个实验则是元件8被断电。它的影响是使先前圆形的轮廓变得更加椭圆。此外,椭圆的中心区域垂直的移动了,因为不通电元件引起的不均匀加热效果。如之前一样,没有反射罩的分散性最宽,加上20mm和50mm反射罩后热流量范围变得更狭窄。无反射罩,20mm反射罩和50mm反射罩的最大热流量分别为0.79 W/cm2,0.87 W/cm2和1.07 W/cm2。
实验四:
图6: 元件9断电,100mm距离的2D热流量(1200W)
最后一个实验如图6所示,一角的元件9被断电。2D热流量图显示右边底角有一个弱区,与未通电元件的位置排布相一致。如同在之前的案例中,分散性由于使用了20mm反射罩被减轻了,使用更长的50mm反射罩时减轻更多。热流量峰值分别是0.80 W/cm2,0.92 W/cm2,1.07 W/cm2。这些损失是由未通电的元件造成的。
实验总结
这个测试由9个QFE 型号的150W元件以3X3排列组合而成,分别有三种不同的形式:不带反射罩、带高20mm反射罩、带高50mm反射罩。此外,不同的单个元件被断电来研究热流量图。使用最长的反射罩,使得发出的辐射的分散性最小化,并且也导致更加狭窄的热流量传播和更高的峰值数据。在一个元件断电的情况下,这个结果总体上削弱了未通电元件附近辐射出的热流量。尽管一个元件未通电,它将继续受到周围元件的影响,并且在一定程度上继续发挥着辐射器的作用。