基于幾何結(jié)構(gòu)的箱式干燥裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、干燥涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)廣泛領(lǐng)域，是一項(xiàng)高能耗過(guò)程，大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的干燥耗能占全國(guó)總能耗的7％-15％，而且干燥行業(yè)熱效率普遍不高，僅為25％-50％，大部分能源被浪費(fèi)，所用能耗占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗的12％左右。
　　箱式干燥裝置因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)仍被廣泛應(yīng)用于干燥行業(yè)，特別是食品水果干燥。但是傳統(tǒng)箱式干燥裝置存在氣流組織分布不均勻的缺點(diǎn)，為了改善箱內(nèi)氣流組織分布不均勻性，本文采用CFD技術(shù)，從兩個(gè)方面考慮，一方面基

2、于幾何結(jié)構(gòu)，通過(guò)模擬研究進(jìn)風(fēng)口位置、出風(fēng)口位置、靜壓箱及傾斜角角度對(duì)箱式干燥裝置內(nèi)部氣流組織的影響，另一方面研究不同送風(fēng)工況即不同的入口風(fēng)速和不同的入口溫度對(duì)箱式干燥裝置內(nèi)部流場(chǎng)的影響。
　　在本文中，為了改善干燥裝置內(nèi)部空氣的速度及溫度分布均勻性，綜合不同結(jié)構(gòu)形式對(duì)箱式干燥裝置內(nèi)部氣流組織的影響因素（靜壓箱，變截面，傾斜角角度，進(jìn)風(fēng)口位置，出風(fēng)口位置），本文設(shè)計(jì)了七種幾何形狀不同的水果箱式干燥裝置，并采用Gambit將七種箱式干

3、燥裝置進(jìn)行建模，導(dǎo)入Fluent進(jìn)行計(jì)算，得到的圖像導(dǎo)入Tecplot進(jìn)行后處理分析。模擬結(jié)果表明:內(nèi)置變截面靜壓箱有助于改善箱式干燥裝置的氣流組織情況，并且當(dāng)變截面傾斜角為4°，進(jìn)風(fēng)口速度為2m/s時(shí)，熱質(zhì)交換區(qū)內(nèi)部的平均風(fēng)速為0.76m/s，而傳統(tǒng)箱式干燥裝置只有0.42m/s，另外，進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口的位置對(duì)干燥裝置內(nèi)部氣流分布也有影響，上進(jìn)中出風(fēng)最佳。進(jìn)一步的，本文研究了在新設(shè)計(jì)的干燥裝置中不同的入口速度（1m/s，2m/s和3m/

4、s）和不同的入口溫度(313K，323K和333K)對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)分布的影響。結(jié)果表明，在新設(shè)計(jì)的箱式干燥裝置中，當(dāng)進(jìn)口風(fēng)速為2m/s，溫度為323K時(shí)，干燥裝置內(nèi)部的流場(chǎng)最均勻。
　　根據(jù)數(shù)值模擬分析結(jié)果，進(jìn)行了箱式干燥裝置的空載和負(fù)載無(wú)花果的干燥試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行中的速度和溫度參數(shù)進(jìn)行采集和分析，并與模擬數(shù)值進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者在數(shù)值變化趨勢(shì)上基本呈現(xiàn)一致性，結(jié)果表明新設(shè)計(jì)的箱式干燥裝置能很好的改善箱式干燥裝置內(nèi)部的氣流分布不均勻缺