风道加热器在航空航天、化工等领域应用普遍

2021-03-10

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小序风道加热用具有风阻小、加热匀称、热交流效率高等特点,。

风道加热器前置离心式透风机为其供风,风机将外界的新鲜空气通过进风筒经两级导流板送入装备内部,气体在导流板的作用下一方面延伸了与翅片加热管道的接触时间,另一方面也可使加热管外貌温度越发匀称,阻止因局部温度过高损伤加热管。实践应用批注导流板的长度和启齿角度对风道加热器流场和温度场的性能参数均有影响。对调热器结构举行仿真,探讨差别结构下装备的流场匀称度和性能参数。等通过数值模拟的要领探讨了差别氧化剂对空气加热器出口流场的影响。使用流体力学软件研究了螺距和肋高对调热器速率场和温度场的影响。

以上研究主要集中在加热管的结构和加热介质对加热器的影响方面,现阶段,关于入口通流部件的结构即导流板的长度和启齿角度对风道加热器的性能、流场和温度场方面的研究较少。本研究以煤矿主透风系统用风道加热器为研究工具,在Fluent中通过四因素三水平正交试验法模拟了两级导流板差别启齿角度和长度对风道加热器压降、温升的影响,为优化其结构提供参考。

1 正交试验设计

1.1 试验目的为提高风道加热器的温升和加热效率,降低气体流过风道加热器的压力损失,本研究通过正交试验,以温升和压降为评价指标,对风道加热器的结构设计举行优化,表1为装备的基本参数。

1.2 试验因素及计划风道加热器入口处安排有4块导流板,内侧的两块为一级,外侧的两块为第二级,两级导流板均沿中心截面呈对称漫衍,界说导流板与中心截面的夹角为导流板的启齿角度,界说导流板在水平偏向的投影为导流板的长度。本研究将一级导流板角度、第二级导流板角度、一级导流板长度、第二级导流板长度这4个因素界说为正交试验的水平因素。凭证工程实践可知4个参数的取值规模,并制作了如表2所示的影响因素和水平设计表[4],然后凭证表2设计了如表3所示的L9(34)正交试验表[5],共9组试验计划,其中试验序号6为现有风道加热器结构。

2 数值模拟

2.1 数学模子本研究接纳Fluent软件对9种正交试验计划举行定常模拟,风道加热器在举行流动与传热的数值模拟时应遵照流体动力学基本控制方程即能量、动量和质量守恒方程[6],其中能量守恒方程如下: 式中, ρ, T, V划分为密度、温度和体积; λ代表流体的导热系数; Cp为定压比热; ST为黏性耗散项。同时风道加热器内部保存重大的内流动如湍流、涡流等,气体流动的各向异性很高,本研究选用RNG k-ε湍流模子举行模拟。与标准k-ε湍流模子和Realizable k-ε湍流模子相比,RNG k-ε湍流模子能更好的模拟湍流且各向异性高的流动历程[7]。

.2.2 模子建设风道加热器也称风道式加热器由进风筒、一级导流板、二级导流板、W型翅片加热管、保温层和出风筒6部分组成,保温层质料接纳硅酸铝棉,加热丝接纳镍铬合金丝,其他材质为Q235,风道加热器及离心式透风机实物图,如图1所示。风道加热器长1500 mm,宽和高均为750 mm,为阻止数值模拟历程中泛起回流,在原有出风筒的基础上增添1000 mm的风筒作为延伸的盘算域。为研究两级导流板差别角度和长度对风道加热器流场和温度场的影响,凭证正交试验法并团结装备现实尺寸在SolidWorks中建设了差别导流板启齿角度和长度的风道加热器三维流场模子。

风道加热器