壁纸包装机烘箱温度场模拟及结构改进
发布时间：2019-11-21 18:32
【摘要】：目的采用有限元数值模拟方法分析壁纸包装机温度场的均匀性,以提高包装质量。方法创建包装机烘箱三维模型,通过FLUENT对工作过程温度场进行模拟分析,针对分析结果中的影响因素进行结构改进。结果得到了壁纸包装机烘箱内部温度场的分布情况,找到了影响烘箱温度场均匀性的因素,通过对壁纸包装机烘箱结构进行改进,提高了内部温度的均匀性。结论通过对烘箱内部喷风口和出风口结构进行部分改进,有效地改善了烘箱温度均匀性,提高了包装效率。
【图文】：
第38卷第13期王园等：壁纸包装机烘箱温度场模拟及结构改进·185·图1烘箱结构Fig.1Thestructureofoven2边界条件和求解器1）热收缩及正常工作时烘箱进风口的热风温度为520K，进风道壁面与空气的传热系数为160W/(m2·K)[4—7]。2）通过计算得到热风进口处的雷诺数为38090，流体的流动形式为充分发散的湍流，采用k-ε模型[5]。根据湍流参数，即雷诺数、湍动能k和湍流耗散率ε的详细计算公式可得到k=0.011，ε=0.0096。3）壁纸进口和壁纸出口设置边界条件为压力出口，静压设置为0Pa；2个热风回流出口处压强设置为5Pa，所有的出口处温度设置为300K。4）鉴于流体实际情况比较简单，而网格数量比较大，拟采用非耦合求解器。设置能量方程的残差为10-6，连续性方程和k-ε方程的残差为10-3。通过求解流动方程和k-ε方程，计算出收敛的流场结果，再求解能量方程、流动与传热方程，最终获得完整解[8—9]。3模拟结果整个烘箱的流线见图2。经过加热到设定温度的热风流入烘箱的进风道内，分为2路，然后由4个圆弧形的隔风板将热风分为多路，并垂直吹入烘箱内，，最后流出烘箱。由图2可看出，由4个隔风板分流后，5个风口的风量是不均匀的，首尾2个风口的风量明显大于中间3个风口的风量。烘箱底面、侧封截面、回风口截面温度见图3。由图3c可以看出，进风道内的温度明显高于烘箱内的温度，这是由于在风口处存在一定的出风阻力，影响了热量的高效传输。另外壁纸入口和壁纸出口之间存在一定量的冷风流动。由于壁纸出口和壁纸入口直接与大气接触，温度较低，其间流动的冷风与风口的热风进行热交换降低了烘箱的温度。4改进方向对原有热收缩烘箱的速度场和温度场分析可以发现，喷口出风不够均匀，在整个出风道内两端风?
。根据湍流参数，即雷诺数、湍动能k和湍流耗散率ε的详细计算公式可得到k=0.011，ε=0.0096。3）壁纸进口和壁纸出口设置边界条件为压力出口，静压设置为0Pa；2个热风回流出口处压强设置为5Pa，所有的出口处温度设置为300K。4）鉴于流体实际情况比较简单，而网格数量比较大，拟采用非耦合求解器。设置能量方程的残差为10-6，连续性方程和k-ε方程的残差为10-3。通过求解流动方程和k-ε方程，计算出收敛的流场结果，再求解能量方程、流动与传热方程，最终获得完整解[8—9]。3模拟结果整个烘箱的流线见图2。经过加热到设定温度的热风流入烘箱的进风道内，分为2路，然后由4个圆弧形的隔风板将热风分为多路，并垂直吹入烘箱内，最后流出烘箱。由图2可看出，由4个隔风板分流后，5个风口的风量是不均匀的，首尾2个风口的风量明显大于中间3个风口的风量。烘箱底面、侧封截面、回风口截面温度见图3。由图3c可以看出，进风道内的温度明显高于烘箱内的温度，这是由于在风口处存在一定的出风阻力，影响了热量的高效传输。另外壁纸入口和壁纸出口之间存在一定量的冷风流动。由于壁纸出口和壁纸入口直接与大气接触，温度较低，其间流动的冷风与风口的热风进行热交换降低了烘箱的温度。4改进方向对原有热收缩烘箱的速度场和温度场分析可以发现，喷口出风不够均匀，在整个出风道内两端风口出风量远大于中间出风口；烘箱的回风量不足，使得图2整体流线Fig.2Thewholeline图3烘箱不同部位的温度分布Fig.3Temperaturedistributionindifferentpartsoftheoven大量的热空气没有循环再次利用而直接从壁纸出口流出，造成热能的极大浪费。需对烘箱热风出口结构进行改进，并对回风口尺寸或者回风方式进行改进以增加回风量，使热量
本文编号：2564119
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第38卷第13期王园等：壁纸包装机烘箱温度场模拟及结构改进·185·图1烘箱结构Fig.1Thestructureofoven2边界条件和求解器1）热收缩及正常工作时烘箱进风口的热风温度为520K，进风道壁面与空气的传热系数为160W/(m2·K)[4—7]。2）通过计算得到热风进口处的雷诺数为38090，流体的流动形式为充分发散的湍流，采用k-ε模型[5]。根据湍流参数，即雷诺数、湍动能k和湍流耗散率ε的详细计算公式可得到k=0.011，ε=0.0096。3）壁纸进口和壁纸出口设置边界条件为压力出口，静压设置为0Pa；2个热风回流出口处压强设置为5Pa，所有的出口处温度设置为300K。4）鉴于流体实际情况比较简单，而网格数量比较大，拟采用非耦合求解器。设置能量方程的残差为10-6，连续性方程和k-ε方程的残差为10-3。通过求解流动方程和k-ε方程，计算出收敛的流场结果，再求解能量方程、流动与传热方程，最终获得完整解[8—9]。3模拟结果整个烘箱的流线见图2。经过加热到设定温度的热风流入烘箱的进风道内，分为2路，然后由4个圆弧形的隔风板将热风分为多路，并垂直吹入烘箱内，，最后流出烘箱。由图2可看出，由4个隔风板分流后，5个风口的风量是不均匀的，首尾2个风口的风量明显大于中间3个风口的风量。烘箱底面、侧封截面、回风口截面温度见图3。由图3c可以看出，进风道内的温度明显高于烘箱内的温度，这是由于在风口处存在一定的出风阻力，影响了热量的高效传输。另外壁纸入口和壁纸出口之间存在一定量的冷风流动。由于壁纸出口和壁纸入口直接与大气接触，温度较低，其间流动的冷风与风口的热风进行热交换降低了烘箱的温度。4改进方向对原有热收缩烘箱的速度场和温度场分析可以发现，喷口出风不够均匀，在整个出风道内两端风?
。根据湍流参数，即雷诺数、湍动能k和湍流耗散率ε的详细计算公式可得到k=0.011，ε=0.0096。3）壁纸进口和壁纸出口设置边界条件为压力出口，静压设置为0Pa；2个热风回流出口处压强设置为5Pa，所有的出口处温度设置为300K。4）鉴于流体实际情况比较简单，而网格数量比较大，拟采用非耦合求解器。设置能量方程的残差为10-6，连续性方程和k-ε方程的残差为10-3。通过求解流动方程和k-ε方程，计算出收敛的流场结果，再求解能量方程、流动与传热方程，最终获得完整解[8—9]。3模拟结果整个烘箱的流线见图2。经过加热到设定温度的热风流入烘箱的进风道内，分为2路，然后由4个圆弧形的隔风板将热风分为多路，并垂直吹入烘箱内，最后流出烘箱。由图2可看出，由4个隔风板分流后，5个风口的风量是不均匀的，首尾2个风口的风量明显大于中间3个风口的风量。烘箱底面、侧封截面、回风口截面温度见图3。由图3c可以看出，进风道内的温度明显高于烘箱内的温度，这是由于在风口处存在一定的出风阻力，影响了热量的高效传输。另外壁纸入口和壁纸出口之间存在一定量的冷风流动。由于壁纸出口和壁纸入口直接与大气接触，温度较低，其间流动的冷风与风口的热风进行热交换降低了烘箱的温度。4改进方向对原有热收缩烘箱的速度场和温度场分析可以发现，喷口出风不够均匀，在整个出风道内两端风口出风量远大于中间出风口；烘箱的回风量不足，使得图2整体流线Fig.2Thewholeline图3烘箱不同部位的温度分布Fig.3Temperaturedistributionindifferentpartsoftheoven大量的热空气没有循环再次利用而直接从壁纸出口流出，造成热能的极大浪费。需对烘箱热风出口结构进行改进，并对回风口尺寸或者回风方式进行改进以增加回风量，使热量
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