气相旋转换热器嵌合密封结构改进与密封性能试验研究

发布时间：2020-06-03 04:31

【摘要】：我国是一个产粮大国,而我国东北地区更是我国主要的粮食生产地之一。目前我国东北地区在进行粮食干燥作业时,大部分采用列管式换热器为粮食干燥塔供热,这种换热器换热效率较低,能源浪费严重,已经无法满足我国农业绿色发展的理念。黑龙江八一农垦大学自主研发了粮食干燥用气相旋转换热器,此种换热器设备实现了节能环保的绿色农业发展要求,装备通过对旋转壳体的结构改进,创新的引入了螺旋叶片结构,解决了传统换热器由于烟气沉积导致的受热不均、换热效率低等问题。但气相旋转换热器虽然一定程度提高了换热效率,但是,由于设备主体部分加入了旋转结构,使换热器的密封性能受到了一定的影响,在旋转壳体与气流分配室连接处的热能损失是目前制约其换热效率进一步提高的主要原因。本文以气相旋转换热器试验台为研究平台,结合远红外热成像技术对试验台进行试验研究与模拟分析,并通过对换热器旋转壳体嵌合结构改进来减少换热器的热能损失,以便进一步提高换热器换热效率。(1)根据气相旋转换热器的设计结构以及工作原理,搭建气相旋转换热器试验台,运用试验研究的方法对运行中的气相旋转换热器进行研究,并利用FLIR T420远红外热像仪对换热器壳体进行热谱图拍摄,试验表明FLIR T420远红外热像仪能够捕捉气相旋转换热器壳体外壁温度分布情况,并以热谱图的形式记录并显示出来。(2)运用MATLAB软件中的图像处理功能进行编程,通过分析程序分析换热器壳体热谱图的等温线图、温度分布三维图以及壳体每一点的温度,并绘制壳体温度变化曲线图,通过上述各图分析表明:气相旋转换热器壳体在旋转壳体与气流分配室连接处壳体温度最高,其他部位密封性能及保温性能良好;换热器试验台在壳体转速为20r/min时运行较为稳定。(3)利用CFD数值模拟的原理与方法,分别对旋转壳体内嵌气流分配室以及旋转壳体外嵌气流分配室两种不同的连接形式进行数值模拟与分析,通过对两种连接方式下的流体流速场、压力场以及流体损失的数值模拟分析,探究其两种不同的连接形式对泄漏量的影响。仿真结果表明:连接处的不同连接形式对壳程气体的泄露有较大影响,两种结构流体损失量相差12.55%。(4)设置烟气温度为100℃、壳体转速为20r/min、烟气及冷空气入口风速为4m/s时,对上述两种不同的连接结构进行试验验证,结果表明:在旋转换热器运行相对稳定时,当热烟气入口部位的连接形式为气流分配室嵌入旋转壳体结构时,换热器气流分配室与旋转壳体连接处的温度相对较低,则可知此种连接方式热能损失量更小,更有利于对换热器换热效率的进一步提高。并通过试验研究测量气相旋转换热器壳体在不同转速时的机械振动频率与波幅,验证了气相旋转换热器在壳体转速为20r/min时,运行最为稳定,对热能损失的影响最小。通过以上研究,减少气相旋转换热器嵌合结构部分烟气泄漏,进一步提高气相旋转换热器换热效率。
【图文】：

分类图,间壁式换热器,分类图

其粮食干燥行业的机械化水平已经达率。所以说，发展谷物干燥技术和谷物干燥产业眉睫的一个关键性问题。器，是一种可以把热流体中的一部分热量传递给程中实现热量交换和热量传递不可或缺的设备之干领域内极其重要的设备之一。同，，换热器可以分为三种类型：即间壁式、混合式换热器是一种用间壁将作为工作介质的冷流体热量交换也是通过间壁的热传递来间接实现的，间壁式换热器又可以进一步分为板式换热器和管交换面，包括板式换热器、板翅式换热器、螺旋等。而管式换热器以热管的管面作为热交换面，。间壁式换热器分类见图 1-1。

壳式,换热器,年代

图 1-2 传统管壳式换热器Fig.1-2 Traditional shell-and-tube heat exchanger国外研究进展器的发展要远远早于我国。19 世纪 80 年代，板式换热器被德后法国研发出来适用于食品行业的板式换热器并广泛应用[34]。换热器具有结构紧凑，传热效率高的特点，因此被逐渐发展为。20 世纪 30 年代初期，螺旋板换热器于瑞典问世。到 30 年代应用于纸浆厂的板壳式换热器。直到 60 年代左右，随着科学展，人们对高效、紧凑的换热器的需求越来越大，同时随着冲技术等制造手段的发展，换热器的制造工艺逐步趋于完善，从的发展并被广泛应用于各种行业[35-38]。此外，自 60 年代开始，的换热问题，管壳式换热器的发展也得到了一定重视。70 年代换热效率，在热管的发展与研究基础上又制造出了热管式换热
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S226.6

【相似文献】