空压站通风散热数值模拟研究与优化分析

发布时间：2020-10-13 09:24

　　 生产压缩空气的空气压缩机,有超过80%的能量通过热量的形式散发,其中,有大量热量散发于空压站内,导致空压站温度较高,降低空压机效率,影响工作环境。本文运用CFD方法对空压站原通风方案进行数值模拟,分析空压站温度场及流场。并在原通风方案基础上,探讨了三种改变进风口、排风口位置及面积的改进方案研究空压站通风散热的影响,得出了空压站通风散热的优化设计方案,对空压站的散热设计具有一定指导意义。
【部分图文】：

134ResearchandExploration研究与探索·工艺流程与应用中国设备工程2020.09(上)表1空压站内各材料热物理参数材料密度/（kg/m3）比热容/（J/(kg℃)）导热系数/（W/(m2K)）空气1.1281.0050.0276混凝土25009201.74玻璃22008301.15合金780046075图1空压站室内布置图在ICEMCFD中建立几何模型，进行网格划分，由于本模型前面已做了较多简化，降低了结构化网格的划分难度，因此，本文选择网格质量高，收敛速度快生成网格数少的结构化网格。然后，进行块的划分和节点数的设定，由于在热源边界处流动变化较剧烈，对最终结果影响较大，因此，在热源边界处对网格进行加密，以兼顾计算效率和结果的准确性。模型中最大网格尺寸设置为100mm，在热源边界处进行加密，最小厚度为10mm，最终网格总数为7334500，节点数为7551296。表2空压站内设备尺寸设备长/m宽/m高/m空压机2.41.61.5电机1.41.60.8干燥机4.71.61.2（3）边界条件确定。夏季气温相对较高，增大了空压站散热难度，故本文仅对夏季空压站满负荷工况进行模拟，大气压力取标准大气压101325Pa；太阳辐射强度可在Fluent内输入经纬度、日期、时间等参数可自动进行计算。由于热源采用水冷，故可将空压机及电机看作一个均匀的体热源，壁面选择wall边界类型，耦合边界；进风口边界条件选择压力入口边界，表压为0Pa，温度为38.0℃；对于机械排风口，选择速度边界，排风口速度约为14m/s，方向垂直于排风口向外，自然排风口，选择压力出口边界，表压为0Pa，温度为38.0℃；干燥机及底座的发热量可忽略不记，因此，可将其视为具有一定导热能力的非热源，材料选择合金，其壁面边界类型选择耦合边界。2原模型结果分析本文对原模型的自然通风和机械通风两种工况进行?

排风口速度约为14m/s，方向垂直于排风口向外，自然排风口，选择压力出口边界，表压为0Pa，温度为38.0℃；干燥机及底座的发热量可忽略不记，因此，可将其视为具有一定导热能力的非热源，材料选择合金，其壁面边界类型选择耦合边界。2原模型结果分析本文对原模型的自然通风和机械通风两种工况进行模拟。其中，为方便表述，方位按图2进行说明，Y轴正方向为北，Y轴负方向为南，X轴正方向为东，X轴负方向为西，Z轴正方向为上，坐标原点为图中左下角，高度0m处。2.1自然通风工况工况一为自然通风工况，其模拟结果如下：图3a为空压站2m高度处的温度云图，图中空压机壁面处温度极高，另外，还有两部分高温区域，一是空压机组之间的过道及空压机组北面的小部分区域，温度在40～42℃；二是空压机组到南侧墙壁之间的区域和第五台空压机周围区域，温度在39～40℃，极小部分可达到41℃。从图3b至图3e可以看出，空压站内上部空气温度明显高于下部，这主要是空气受热上浮造成的。从下进风口进来的冷空气速度较高，直接冲向空压机，空气流过干燥机时一部分绕过干燥机继续向前流动，另一部分垂直上升，致使空压机组北侧壁面处气流速度低，温度高；另外，由于模型中间窗户风口的排风作用，使空压机上方窗户风口高度处的气流向南流动，最终在空压机组南侧形成环流，造成空压机南侧下部温度高于正常区域。图3自然通风工况模拟图(aZ=2m处温度云图,bX=15m处温度云图,cX=18m处温度云图,dX=15m处速度矢量图,eX=18m处速度矢量图)由模拟结果可以看出，空压机附近温度较高，在壁面处温度可达50℃以上，离开壁面处后，温度迅速降低至39℃左右。这主要是因为空压机处散热量比较大，对流传热作用非常剧烈。另外，由于进风口处速度太大，进风口气流直接吹过

由于热源采用水冷，故可将空压机及电机看作一个均匀的体热源，壁面选择wall边界类型，耦合边界；进风口边界条件选择压力入口边界，表压为0Pa，温度为38.0℃；对于机械排风口，选择速度边界，排风口速度约为14m/s，方向垂直于排风口向外，自然排风口，选择压力出口边界，表压为0Pa，温度为38.0℃；干燥机及底座的发热量可忽略不记，因此，可将其视为具有一定导热能力的非热源，材料选择合金，其壁面边界类型选择耦合边界。2原模型结果分析本文对原模型的自然通风和机械通风两种工况进行模拟。其中，为方便表述，方位按图2进行说明，Y轴正方向为北，Y轴负方向为南，X轴正方向为东，X轴负方向为西，Z轴正方向为上，坐标原点为图中左下角，高度0m处。2.1自然通风工况工况一为自然通风工况，其模拟结果如下：图3a为空压站2m高度处的温度云图，图中空压机壁面处温度极高，另外，还有两部分高温区域，一是空压机组之间的过道及空压机组北面的小部分区域，温度在40～42℃；二是空压机组到南侧墙壁之间的区域和第五台空压机周围区域，温度在39～40℃，极小部分可达到41℃。从图3b至图3e可以看出，空压站内上部空气温度明显高于下部，这主要是空气受热上浮造成的。从下进风口进来的冷空气速度较高，直接冲向空压机，空气流过干燥机时一部分绕过干燥机继续向前流动，另一部分垂直上升，致使空压机组北侧壁面处气流速度低，温度高；另外，由于模型中间窗户风口的排风作用，使空压机上方窗户风口高度处的气流向南流动，最终在空压机组南侧形成环流，造成空压机南侧下部温度高于正常区域。图3自然通风工况模拟图(aZ=2m处温度云图,bX=15m处温度云图,cX=18m处温度云图,dX=15m处速度矢量图,eX=18m处速度矢量图)由模拟结果可以看出，空压机附近?
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 梁东;梁正文;孟令宾;;WPS135型空压机冷却系统的改进[J];设备管理与维修;2010年04期

2 ERWIN RUPPELT ,MICHAEL BAHR;综合多方因素,降低运行成本——现代技术使螺杆空气压缩机更高效[J];机电信息;2001年04期

3 章琪琦;夏永强;;阿特拉斯·科普柯发布空压机、发电机年度新产品[J];市政技术;2019年03期

4 王庆丰,王怀军;2D12-100/8-I型空压机设计安装改进[J];冶金动力;2000年06期

5 王其营;张燕;穆峰;;空气压缩机节能技术在轮胎企业的应用[J];橡塑技术与装备;2012年07期

6 马洪武;;大型空气压缩机风包爆炸因素综合分析[J];科技情报开发与经济;2005年24期

7 王恋;;空压机着火事故分析[J];中国特种设备安全;2013年01期

8 张永正;;空压机几种故障的维修方法[J];棉纺织技术;2016年02期

9 张业明;王帅;魏绍亮;陈永安;蔡茂林;;间歇性大流量用气工况下空压机群控制方法的优化[J];流体机械;2017年07期

10 张洪梅;;空压机常见故障及消除方法[J];化工设计通讯;2018年06期

相关博士学位论文 前3条

1 金海军;车用空压机性能快速试验关键技术研究[D];安徽大学;2012年

2 柯常忠;空压机气阀运动分析及其结构参数优化研究[D];武汉理工大学;2008年

3 王俊亭;风冷无油涡旋空气压缩机热力学及涡盘变形研究[D];南昌大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 汪德林;球塞式空气压缩机的工作特性及试验研究[D];南昌大学;2013年

2 刘正恩;工业领域在用空压机高效电机替换研究[D];华东理工大学;2016年

3 邱江;矿用空压机气流脉动对设备运行效率及其可靠性研究[D];辽宁工程技术大学;2001年

4 王浩君;空压机联控系统设计[D];湖北大学;2013年

5 刘媛媛;移动式空压机车架结构强度研究[D];广西科技大学;2015年

6 李海东;现场总线技术在空压机控制中的应用和研究[D];重庆大学;2003年

7 王伟;混合机型空压机自动监控系统的研究与实现[D];山东科技大学;2011年

8 杨林;基于物联网的空压机远程监控及管理系统[D];浙江工商大学;2018年

9 类兴隆;W型空压机的运动仿真与模态分析[D];辽宁科技大学;2015年

10 洪春苗;空压机专用变频器的研究、实现及性能测试[D];厦门大学;2009年

本文编号：2839000