消毒柜烘干系统仿真与优化设计应用研究

发布时间：2017-08-12 10:06

  本文关键词：消毒柜烘干系统仿真与优化设计应用研究

  更多相关文章： 消毒柜 烘干系统 温度场 流场分析 结构优化设计

【摘要】：为降低消毒柜在使用完毕后的臭氧泄露,提高食具烘干速度,本课题围绕优化目标——提高腔内温度分布和流场分布均匀性,基于流体力学、传热学、有限元分析理论,建立了某型号消毒柜烘干系统的CFD仿真计算模型,对其流场和温度场进行了分析,并利用传热学理论公式和温度测试验证了仿真计算模型的准确性,理论计算和实验证明仿真结果与实验结果良好吻合,误差不超过8%,分析结果表明腔内高温区集中于腔体上部,存在较大的温度梯度,流线集中于腔体中部,温度场和流场分布不均。分析了加热管位置和表面积对温度场的影响后发现光波加热管作为系统的热源其引发的热空气会以较快速度上升至腔顶部,导致高温区集中在上侧,而横向移动其位置不能改变热空气快速上升的状况,对温度场影响不大,基于此规律研究发现将加热管转化为大面积的热源可降低其热空气流动速度,可以显著提高腔内温度分布均匀性,进而确立系统内循环的优化方案。分析了离心风机和管道布置对流场的影响后发现离心风机其吸风口有无阻挡对流场影响明显,将通风管道放置在腔体内部并尽可能的减少折弯可以有效的减少气流损失,进而确立系统外循环的优化方案。将内外循环的优化方案整合得到系统整体优化方案,并进一步优化将管道出风口方向设置为与加热管轴线方向平行,使得更多热量被传送至腔内以加快烘干速度,仿真结果表明腔内三个截面的温度均匀性和流场均匀性得到显著提高,内外循环温度不均匀性系数分别降低19.3%、6.2%,温度集中现象消失,气流流动速度略增,优化目标已较好完成,可作为消毒柜烘干系统优化的参考。
【关键词】：消毒柜 烘干系统 温度场 流场分析 结构优化设计
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM925.59
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.1.1 消毒柜的分类及特点9-10
• 1.1.2 消毒柜的工作原理10-11
• 1.1.3 组合式消毒柜的工作程序11
• 1.1.4 现有消毒柜的问题与发展趋势11
• 1.1.5 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 温度场和流场的研究方法12
• 1.2.2 国内外温度场和流场研究现状12
• 1.2.3 流固耦合技术的研究现状12-13
• 1.2.4 CFD技术在流体仿真领域的应用13-14
• 1.2.5 消毒柜的研究现状14-15
• 1.3 本课题研究目标与主要研究内容15-17
• 1.3.1 研究对象和目标15-16
• 1.3.2 主要研究内容16-17
• 第二章 传热学与流体力学的基本理论17-25
• 2.1 传热学基本理论17-21
• 2.1.1 导热定律及微分方程17-18
• 2.1.2 对流换热的特点18-19
• 2.1.3 热辐射的特点19-21
• 2.2 流体力学基本理论21-24
• 2.2.1 层流与湍流21
• 2.2.2 流体动力学控制方程21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 消毒柜烘干系统有限元分析与实验验证25-42
• 3.1 三维几何模型的建立25
• 3.2 网格划分25-27
• 3.3 FLUENT仿真计算27-31
• 3.3.1 求解器的选择28
• 3.3.2 计算模型的选择28
• 3.3.3 材料属性的定义28
• 3.3.4 单元区域条件设置28-29
• 3.3.5 边界条件设置29-31
• 3.4 模型求解31-32
• 3.5 仿真结果分析32-35
• 3.5.1 流场仿真结果32-33
• 3.5.2 温度场仿真结果33-35
• 3.6 理论计算验证35-36
• 3.7 实验验证36-41
• 3.8 消毒柜烘干系统存在的问题及分析41
• 3.9 本章小结41-42
• 第四章 消毒柜烘干系统内外循环优化方案及评价42-53
• 4.1 温度分布均匀性影响因素分析42-43
• 4.1.1 加热管位置的影响分析42-43
• 4.1.2 加热管表面积的影响分析43
• 4.1.3 温度均匀性指标衡量43
• 4.2 内循环优化方案及验证43-46
• 4.3 内循环优化方案与原模型温度分布均匀性对比46
• 4.4 流场分布均匀性影响因素分析46-48
• 4.5 外循环优化方案48-51
• 4.6 外循环优化方案与原模型流场及温度场对比51-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 消毒柜烘干系统优化设计53-58
• 5.1 整体优化方案53-55
• 5.2 优化方案评估55-56
• 5.3 本章小结56-58
• 第六章 总结与展望58-61
• 6.1 全文总结58
• 6.2 研究展望58-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62-63
• 参考文献63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 毛明明;刘永启;郑斌;刘瑞祥;孟建;;煤矿乏风预热催化氧化床温度均匀性的研究[J];煤炭学报;2015年01期

2 陈浩;;新型高温消毒柜的设计研究[J];中国新技术新产品;2013年11期

3 徐建军;陈炳德;王小军;熊万玉;;矩形窄缝流道内窄边近壁区域流场和温场的数值模拟[J];核动力工程;2007年06期

4 赵斌秀;李炎;张伟;李新武;;食具消毒柜消毒效果及影响因素的观察[J];中国卫生检验杂志;2006年06期

5 赖卫平;食具干燥消毒柜的开发设计[J];家用电器科技;2000年01期

，

本文编号：661016