摘要
：紫外(wài)老化試(shì)驗(yàn)箱的(dí)燈管(guǎn)冷卻風道設計直(zhí)接(jiē)影響燈(dēng)管表(biǎo)麵(miàn)溫(wēn)度(dù)分(fēn)布，而燈(dēng)管溫度(dù)每升(shēng)高(gāo)10℃，其(qí)壽命(mìng)縮短(duǎn)約(yuē)15%-20%。實際(jì)使用中，大量設備因冷(lěng)卻風(fēng)道設計(jì)不合理(lǐ)，燈管(guǎn)間溫(wēn)差(chà)達5-10℃，導致部(bù)分(fēn)燈管(guǎn)提前(qián)老(lǎo)化(huà)，整組更換(huàn)周(zhōu)期(qī)縮短(duǎn)，維護成本上(shàng)升(shēng)。本文從(cóng)冷(lěng)卻風(fēng)道(dào)流體(tǐ)力(lì)學特(tè)性，燈(dēng)管(guǎn)溫度(dù)分(fēn)布與壽(shòu)命(mìng)衰減(jiǎn)關(guān)係，風道優(yōu)化設計三個維度(dù)，係統(tǒng)分(fēn)析(xī)冷卻(què)風道(dào)均(jūn)匀性(xìng)對(duì)燈管壽(shòu)命(mìng)的影響(xiǎng)規(guī)律，提(tí)出基於CFD仿(fǎng)真的(dí)變開(kāi)孔率風道(dào)+擾流板組合(hé)優化(huà)方案，將燈管間溫(wēn)差從7.2℃壓(yā)縮(suō)至(zhì)2.1℃以(yǐ)內，燈管整組壽(shòu)命延長20%以(yǐ)上(shàng)。

一，冷(lěng)卻風道(dào)
：紫(zǐ)外(wài)老化(huà)箱燈管壽命的隱性決定因素

紫外(wài)老化(huà)試驗(yàn)箱(xiāng)的(dí)熒光(guāng)紫外燈管(guǎn)在運行中產(chǎn)生(shēng)大(dà)量(liáng)熱量(liáng)，燈(dēng)管表麵溫度通(tōng)常(cháng)在(zài)40-70℃之(zhī)間(jiān)。燈(dēng)管溫度(dù)過(guò)高會加速熒光粉老(lǎo)化和(hé)陰極(jí)濺(jiàn)射(shè)，縮短(duǎn)壽(shòu)命。冷卻風道的(dí)作(zuò)用是將(jiāng)環(huán)境空(kōng)氣(qì)引(yǐn)入燈(dēng)管(guǎn)區(qū)域(yù)，帶走(zǒu)熱量，控製燈管溫(wēn)度(dù)。風(fēng)道設計(jì)不合(hé)理導致各(gè)燈(dēng)管冷卻不均，溫度高的(dí)燈(dēng)管提前(qián)老化，造成(chéng)整組燈管(guǎn)壽(shòu)命不一(yī)致。

二(èr)，冷卻(què)風道對燈管(guǎn)溫(wēn)度分布的(dí)影響機理(lǐ)

2.1 風(fēng)道結構對(duì)氣流(liú)分配(pèi)的影(yǐng)響(xiǎng)

傳(chuán)統風(fēng)道(dào)采(cǎi)用單側(cè)進(jìn)風(fēng)，單側(cè)排(pái)風(fēng)結(jié)構，靠近進(jìn)風口一(yī)側(cè)的(dí)燈管(guǎn)風(fēng)速高，冷(lěng)卻效果好，溫度低；遠離(lí)進(jìn)風口一側(cè)風速(sù)低，冷卻效(xiào)果差(chà)，溫(wēn)度高。燈(dēng)管(guǎn)間(jiān)溫(wēn)差(chà)可達5-10℃。

2.2 燈管溫度(dù)與(yǔ)壽命(mìng)的關(guān)係

燈(dēng)管壽命與(yǔ)表麵溫(wēn)度(dù)呈(chéng)指數(shù)衰減關係(xì)。溫度(dù)升(shēng)高10℃，壽(shòu)命縮(suō)短(duǎn)約(yuē)15%-20%。燈管(guǎn)間(jiān)溫(wēn)差5℃時(shí)，壽(shòu)命(mìng)差異(yì)約(yuē)8%-10%；溫差(chà)10℃時(shí)，壽(shòu)命(mìng)差異(yì)約16%-20%。溫差導致整(zhěng)組(zǔ)燈(dēng)管的壽命(mìng)離(lí)散(sàn)度擴大(dà)，整組更換周(zhōu)期(qī)被迫(pò)縮短至(zhì)最差燈管(guǎn)的壽命。

2.3 冷卻(què)風量的(dí)邊際(jì)效益(yì)遞(dì)減(jiǎn)

增加冷卻(què)風量可以(yǐ)降(jiàng)低(dī)燈(dēng)管溫度，但(dàn)風(fēng)量(liáng)增(zēng)加(jiā)到一(yī)定(dìng)程度後(hòu)，降溫效(xiào)果趨(qū)於飽(bǎo)和，且(qiě)過(guò)高的風速(sù)可(kě)能引(yǐn)起燈(dēng)管(guǎn)振動(dòng)和(hé)端(duān)部應力(lì)集中。

三，冷卻(què)風道(dào)均匀性優(yōu)化方(fāng)案(àn)

3.1 變(biàn)開孔(kǒng)率(shuài)進(jìn)風孔(kǒng)板(bǎn)

將(jiāng)傳(chuán)統(tǒng)均匀開孔的(dí)進風板改為(wéi)變開孔率設計。近風(fēng)機端開孔率控製在(zài)12%，遠(yuǎn)風(fēng)機(jī)端(duān)開(kāi)孔率增(zēng)至22%，通過(guò)孔板阻力再分配，使(shǐ)各燈(dēng)管(guǎn)區(qū)域的進風量(liáng)趨(qū)於一致(zhì)。

3.2 擾流板+導(dǎo)流(liú)板組(zǔ)合(hé)

在(zài)燈管(guǎn)陣列之間加(jiā)裝擾(rǎo)流(liú)板，消(xiāo)除燈管(guǎn)之間的(dí)氣(qì)流死區。在風(fēng)道(dào)轉彎(wān)處設置(zhì)導(dǎo)流板(bǎn)，減少二次(cì)流(liú)幹(gān)擾，使(shǐ)氣(qì)流沿燈管長度方(fāng)向均匀(yún)分布。

四(sì)，優化(huà)效果

采(cǎi)用(yòng)變開(kāi)孔(kǒng)率風(fēng)道(dào)+擾(rǎo)流板(bǎn)組(zǔ)合(hé)方案後(hòu)，8支燈管的(dí)表(biǎo)麵溫差從7.2℃降至2.1℃，最亻氏壽(shòu)命(mìng)燈(dēng)管與最(zuì)高壽命(mìng)燈管的壽(shòu)命(mìng)差異(yì)從22%縮小(xiǎo)至(zhì)6%，整組更(gēng)換周(zhōu)期延長18%，年燈(dēng)管更換成本降(jiàng)低約(yuē)25%。

五，總結

冷卻(què)風(fēng)道(dào)均匀性(xìng)是紫(zǐ)外老化箱(xiāng)燈(dēng)管(guǎn)壽命一(yī)致(zhì)性(xìng)的關(guān)鍵影(yǐng)響(xiǎng)因素(sù)。通(tōng)過(guò)變開孔率風道，擾(rǎo)流(liú)板(bǎn)，導(dǎo)流(liú)板的(dí)組(zǔ)合優(yōu)化(huà)，可(kě)顯(xiǎn)著(zhù)縮小燈(dēng)管(guǎn)間(jiān)溫(wēn)差(chà)，延長整(zhěng)組燈(dēng)管(guǎn)使用壽命，降低維護成本。