基于Solidworks的批式循環(huán)糧食干燥機換熱器的三維流場(chǎng)模擬

　　糧食干燥作業(yè)中多用到列管式換水器，這種換水器結構簡(jiǎn)單、制造容易、檢修方便。為此，通過(guò)Solidworks軟件建模，用插件Solidworks flow simulation 模擬批式循環(huán)糧食干燥機換熱器中煙氣和空氣的三維流場(chǎng)，對換熱器的流場(chǎng)分析和數值分析進(jìn)行了有意義的探索，為換熱器的優(yōu)化設計提供了有價(jià)值的參考。

　　引言

　　目前，糧食干燥作業(yè)中多用列管式換熱器，這種換熱器結構簡(jiǎn)單、制造容易、檢修方便。干燥行業(yè)中換熱器的熱介質(zhì)是燒無(wú)煙煤或其他燃料產(chǎn)生的高溫煙道氣。高溫煙氣在管內流動(dòng)，冷空氣介質(zhì)在管外沖刷管子流動(dòng)。數值模擬是換熱器研究的一種重要手段。采用數值模擬方法可以對不同換熱器的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及壓力場(chǎng)等進(jìn)行研究，能夠詳盡地預測各種因素對流場(chǎng)和傳熱過(guò)程的影響，有利于換熱器綜合性能的提高和新型換熱結構的開(kāi)發(fā)。

　　選擇一款簡(jiǎn)單易學(xué)的數值模擬軟件十分重要。三維實(shí)體建模已是產(chǎn)品設計的主流，在眾多三維CAD 軟件( 如Catia，Pro/E，I - DEAS，UG 等) 中， Solidworks軟件具有獨特優(yōu)勢，換熱器的三維結構即采用的Solidworks 的設計功能實(shí)現。目前，市面上有很多CFD 軟件，其中有Solidworks 公司近年推出Solidworks Flow Simulation，該插件是第一種完全內置于SolidWorks 軟件中的液流仿真和熱分析程序，易用性

　　首屈一指。使用該插件在Solidworks 軟件強大的三維建模下，無(wú)需轉換直接進(jìn)行流體分析，節省了時(shí)間和成本。本文使用Solidworks Flow Simulation 對小型批式循環(huán)糧食烘干機的換熱器進(jìn)行仿真分析，分析了該換熱器在換熱時(shí)冷熱介質(zhì)在換熱器內的流動(dòng)速度、溫度、壓力以及流動(dòng)軌跡的流場(chǎng)分布，為換熱器的優(yōu)化設計得到了有參考價(jià)值的結論。

1、模型建立

　　根據該小型批式循環(huán)糧食烘干機的設計要求，使用Solidworks 軟件建立換熱器的三維模型如圖1 所示。換熱器的內部結構截面如圖2 所示。換熱器的主要幾何參數和幾何特征如表1 所示。

1. 冷空氣入口2. 回轉室3. 熱空氣出口4. 煙氣出口5. 煙氣入口

圖1 換熱器的三維模型

圖2 換熱器的內部結構截面圖

表1 換熱器的主要幾何參數和幾何特征

　　由圖1 和圖2 可見(jiàn)，換熱管采用正三角形排列，熱介質(zhì)從煙氣入口進(jìn)入依次通過(guò)各層換熱管，在回轉室里轉向后進(jìn)入下一管程4 次回程加熱冷介質(zhì)。

4、結論

　　1) 說(shuō)明了Solidworks Flow Simulation 可以極大的提高流體仿真的分析效率，很快地模擬出列管換熱器各流體介質(zhì)的壓力、速度、溫度和流動(dòng)軌跡等分布。

　　2) 由圖3 可知煙氣的溫度從800℃降到了400℃左右，空氣從20℃ 升到了100℃ 左右，煙氣溫度還很高，應適當增加換熱管數量，提高換熱器效率。

　　3) 圖3、圖5、圖6 共設置了100 條流動(dòng)軌跡線(xiàn)，清楚地模擬出了煙氣和空氣在換熱器內的流動(dòng)軌跡。

　　4) 從圖8 可以看出煙氣在換熱管溫度隨著(zhù)距固定板的的距離基本呈線(xiàn)性降低。

　　5) 本文以solidworks 軟件建模用插件Solidworks Flow Simulation 仿真，模擬了流體介質(zhì)的三維流場(chǎng)，對換熱器的流場(chǎng)分析和數值分析進(jìn)行了有益的探索。