96孔生化样品处理台的温度均匀设计与优化

设计优化96孔生化样品处理台加热板的物理结构和加热方式,使得生化样品处理台能够快速、均匀地在5分钟内被加热到100℃。利用三维软件建模、有限元分析仿真和实验相结合的方法,对加热板进行设计、仿真优化和实验验证。优化后的加热板在加热五分钟后,处理台样品的平均温度达到100℃,孔间最高温度差小于2℃。经过模拟优化后的、按特定空间分布的加热棒阵列来加热96孔生化样品处理台,能大大提高加热过程中96孔温度的均匀性,使之达到±1℃的要求。     

微加热板气体传感器的仿真及结构优化

针对微加热板气体传感器敏感薄膜上温度分布不均的缺点,在传统的微加热板传感器中加入了硅岛结构以均匀薄膜温度分布。利用有限元分析软件ANSYS对带有不同尺寸硅岛的传感器的温度分布进行了仿真和分析,得出了最佳的硅岛尺寸,并提出了一种新型的微加热板气体传感器结构设计,该传感器结构可以在性能不受影响的情况下简化制作工艺。     

加热板温度场仿真优化设计

真空烘烤设备广泛应用于电子行业元器件的烘烤,除气及去应力等,加热板是真空烘烤设备的核心部件,其表面的温度均匀性是设备性能的重要指标。本文采用有限元软件,在300℃下,分别仿真了不锈钢加热板中加热元件的数量,加热元件的间距以及加热元件的功率对加热板温度场的影响规律,在此基础设计了应用于真空烘烤设备的加热板,试验证明其温度场均匀性满足±5℃的要求。     

基于K型热电偶的输送带接头硫化感应加热系统的温度监测

传统的输送带接头硫化加热方式存在加热不均匀、时间长、效率低等问题,为此提出了一种基于电磁感应的输送带接头硫化加热系统。搭建了接头硫化感应加热系统的整体框架,然后通过COMSOL软件仿真得出通电线圈作用下的加热板温度分布云图,结合仿真结果,在钢板上的不同位置布置K型热电偶,通过LK-S多路温度记录仪将测得的温度数据记录下来。结果表明:所设计的感应加热系统能够使硫化加热板均匀发热,且由K型热电偶与多路温度记录仪构成的温度监测系统能够对数据进行可靠的采集与处理。     

新型共平面微气体传感器微热板的优化设计

利用金属铂良好的热敏、热阻特性,以及Si O2良好的绝热、绝缘性能,设计了以铂为加热电极、以Si O2为绝缘材料的新型共平面微结构气体传感器。为了使该传感器获得高且均匀的温度分布,利用有限元软件ANSYS对该传感器的电极和基底进行仿真分析,并进一步优化该传感器的基底以及电极参数。仿真结果表明:传感器基底形状设计为方形结构,基底的前Si O2层、中间Si层、后Si O2层的厚度依次为1、199、100μm,且加热电极的宽度及间距均为20μm、信号电极宽度为40μm时,传感器上获得了最佳的温度分布,此时的磁场分布也较好,有利于传感器整体性能的提高。     

高强钢热冲压板坯“饼铛”式加热方法

针对传统热冲压生产线所用加热炉具加热时间长,能耗大的缺点,提出了"饼铛"式加热方法,并通过有限元模拟技术对不同换热系数条件下板坯的加热过程,以及5次循环加热过程中加热板和板坯的温度变化进行仿真分析,证明此种加热方法完全能够满足高强钢热冲压生产线对板坯加热速度的要求。     

新型微气体传感器的ANSYS分析与优化

设计了一种新型微气体传感器的结构,并利用有限元分析软件ANSYS对该传感器的基底和电极进行了分析与优化。结果得出:传感器的基底设计为硅杯状基座结构,且在Si O_2绝缘层与硅基座之间另加了Si导热层和Si O_2保护层,加热电极宽度和间距分别为50μm和60μm,此时微传感器的中心工作区域可获得高且均匀的温度分布,同时中心区域的磁感应强度值极小,有利于传感器整体性能的提高。     

电极优化的PCR芯片及其扩增实验

对传统的蛇形加热电极结构进行了优化,提升PCR芯片反应的温度分布均匀性。设计了一种电极片可重复使用且和反应腔室片可分离的PCR芯片。利用红外热像测温仪对优化前后的电极片进行了温度场分布测量,结果表明优化后的加热电极在反应腔室范围内的温度均匀性小于1℃。与大型PCR仪的扩增实验结果对比表明,该PCR芯片实现了239 bp的DNA片段的高效扩增。     

一种新型微结构气体传感器电极设计分析

利用铂作为电极材料,SiO2作为隔热层,在单晶硅衬底上,设计了一种新型微结构气体传感器的电极结构。这种共平面型电极结构消除了加热器产生的磁场对测量信号的干扰。通过有限元分析工具分析加热器和信号电极在不同宽度与间距下的温度分布。当加热器宽度为100μm,信号电极宽度35μm,间距为70μm,传感器获得均匀的温度分布和低功耗,有利于传感器整体性能的提高。     

测定炉温均匀性,优化轴承钢加热工艺

通过对步进式加热炉炉温进行均匀性测试分析铸坯各点温度与炉气温度差值,优化加热工艺参数,达到提高铸坯内部质量的目的。     

基于CFD的辊道炉锂电正极材料烧结温度场的数值模拟与优化设计

锂电正极材料烧结设备辊道炉,烧结温度场的均匀性对产品质量具有关键作用。为提高产品质量,基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）数值模拟方法,对辊道炉恒温段加热元件的布局方案和烧结温度场的均匀性开展相关研究。采用模型建立、数值模拟、优化设计,得到不同方案下温度场的均匀性结果,并通过项目现场实验验证仿真的可靠性。基于数据处理和对比分析得到最优方案,显著提高了炉膛内温度的均匀性。     

用于玻璃热压印的高温快速均匀加热模块的制造及优化

热压印技术是实现高性能玻璃微光学元件低成本绿色制造的有效途径，但是，由于加热冷却周期较长，温度均匀性不高，其制造效率和成型质量被限制。因此，有必要开发高温快速均匀加热模块，实现高效高质热压印成型。首先，基于氮化硅陶瓷加热片设计制造加热模块，搭建加热测试平台，实现加热模块表面温度分布的实时监测；然后，开展恒电压加热重复性测试，评估实验结果的可靠性；接着，建立和修正加热模块恒电压加热有限元仿真模型，并结合有限元仿真模型和正交试验法对加热模块结构进行优化，以提高加热速率和温度均匀性。实验结果表明：优化后的加热模块不仅加热速率快，而且温度分布均匀。进行180 s恒电压加热测试时，加热模块的升温速率可达363℃/min，表面温差为10.7℃。对加热模块进行700℃控温加热时，实测温度曲线与设定温度曲线基本一致，温度波动在0.3℃以内，尤其中心20 mm×30 mm区域的温差在2℃左右。最后，将高温快速均匀加热模块集成于热压印装置，实现了N-BK7玻璃微结构阵列的高效率高质量热压印成型。     

气固二相流电容式固相浓度传感器

报道一种用于测量气固两相流固相浓度的电容式浓度传感器。该传感器由沿管道轴向布置的两对相同电极板构成。两对极板的方位不同,相差二分之一极板包角。实验证明由该种“复合式极板”构成的电容式浓度传感器的检测场均匀性误差可达１３％,远远优于单对极板的该项指标。     

陶瓷微热板阵列式可燃气体传感器

设计了基于陶瓷基底的悬桥式微热板结构以解决硅微热板高温稳定性差的问题。分析了微热板的传热过程,并通过有限元工具对其稳态热响应特性及微加热器电极结构进行了模拟。采用常规微电子技术结合激光微加工技术,实际制作了基底厚度为100μm,桥宽度为2mm的微结构,并对结构的加热功率-温度关系进行了测试。结果表明:热板具有较好的高温稳定性,1.5W加热功率可使板上平均温度达到630℃。将桥式微热板作为阵列传感器的加热平台,Pd掺杂原子数百分比为0.2%和10%的SnO2纳米材料分别作为阵列中两只传感器的敏感膜材料,设计并制作了阵列式气体传感器。传感器在恒电压加热方式下可实现CO或CH4单一模式气体检测;阵列传感器在高、低温脉冲电压加热模式下可实现对CO和CH4两种混合气体的定量检测。     

微气体传感器微热板的优化设计

基于铂的热敏热阻特性和Si O2的绝热绝缘特性,设计了一种以铂作为电极材料,Si O2作为隔热层和绝缘层材料的微气体传感器的硅基微热板结构。利用有限元分析工具对微热板的基底和电极分别进行了设计和优化,并分析了微热板的热场和磁场分布。当基底设计为前Si O2层、中间Si层、后Si O2层3层结构且厚度分别为25μm、100μm、175μm,加热电极宽度为150μm时,微热板能够获得高且均匀的中心温度。该电极结构有助于消除磁场对测量信号的干扰,提高了传感器的整体性能。     

尺式电容传感器特性分析及应用

提出了一种新型尺式电容传感器,并对其灵敏场作了分析。通过有限元分析的方法,对比了不同电极间距下的传感器灵敏场。随着电极间距的增加,灵敏场强度降低,但均匀性更好。计算结果显示,尺式电容传感器的灵敏区域位于电极间。设计传感器壳体时,在保证机械强度的条件下应尽量降低其厚度,以提高传感器的灵敏度。最后,根据尺式电容传感器的特性给出了典型应用。     

电热硫化器

目前使用的胶带接头硫化器有蒸气加热和电加热两种,本文对电加热硫化器作一简介。电热硫化器由上、下两块加热板和液压缸等主要部件组成(图1)。被加热的胶带置于上、下加热板之间,加热板上的压力由液压缸提供。胶带接头质量的好坏与胶合时的压力、温度以及温度的作用时间有关系。液压缸的压力由液压系统中的溢流阀控制。加热板的温度和作用时间由温度自动调节器调节。     

基于ANSYS的生物质餐具成型模具热分析及优化

针对植物纤维淀粉餐具的成型模具在加热过程中,由于加热板引起的模具温度不均问题,应用pro/e建立成型模具有限元热分析模型,采用ANSYS对成型模具的温度场分布进行分析.在热分析基础上,以成型模具工作面温度差最小为目标,通过改变加热板有效加热面积,采用迭代法进行优化,为成型模具的设计提供了理论基础.     

基于温度场的层压机电加热板优化设计

针对目前太阳能层压机中电加热板存在表面温度分布均匀性差的问题,首先,在基于传热学理论的基础上,对电加热板结构布局进行合理简化,建立其温度分布数学模型;然后,以电加热板面最大温差为优化目标,通过MATLAB优化工具箱对数学模型求解,得到电加热板的结构优化参数;最后,在ANSYSWorkbench中,对优化后结构的温度分布进行模拟仿真。本文所研究的解决问题的思路为电加热板的结构设计奠定了理论基础,也为改善电加热板温度分布的均匀性提供了参考依据。     

陶瓷微板热隔离气体传感器阵列热干扰分析

热干扰特性是影响微热板气体传感器阵列热结构设计的重要因素之一。为探讨微热板阵列传感器单元之间的热力学特性关系,设计并制备了具有独立式加热功能的热隔离结构4单元微热板气体阵列,传感器阵列单元由Al N陶瓷衬底、Pt膜电极组成,为提高加热效率,阵列单元中间加热区采用激光微加工刻蚀热隔离通孔设计,与边缘形成微梁连接结构。利用有限元法对传感器阵列结构进行了热干扰仿真分析,验证了热隔离结构设计的合理性。给出了4种热干扰测试模式,并进行了热干扰特性测试分析,给出了4单元之间的热干扰规律曲线,得出传感器单元功耗300m W时最大干扰温度达169.6℃,最小热干扰温度84.7℃。热隔离通孔设计可有效降低传感器单元热传导损耗,热干扰分析对微热板传感器阵列的热结构设计具有重要意义。