摘要:
目的:木材干燥强制集中换气系统是有效回收干燥排湿废热,降低传统干燥能耗的新技术.为得到该设备热回收系统内部热流和换热规律,利用计算流体力学(CFD)原理对其进行数值仿真分析,以期弥补传统测量法工作量大、实验成本高的不足,为后续设备推广应用提供理论基础和优化参考. 方法:1)由生产应用中设备真实尺寸,建立热回收系统三维数学物理模型,研究该系统核心部分-管壳式换热器(由列管换热器和套管换热器组成)的热回收性能;2)根据排湿时热湿空气物性参数与空气动力源参数两个变量因素设定10种运行工况(不同干燥阶段换气风机运行频率40Hz时的工况1~6,以及含水率20%~25%阶段换气风机运行频率20Hz、30Hz、40Hz、50Hz时的工况7~10),分析两个因素变化时热回收系统内部温度场分布规律,并对其性能进行综合评价;3)利用XSL系列温度巡检仪配合PT100温度传感器对生产应用中的设备进行测试,验证模拟结果准确性. 结果:1)热回收系统内部温度变化模拟结果与实测结果接近,最大误差7.1%,说明仿真方法具有可行性;2)空气动力源参数一定时,换热性能随着排湿温度增大而增加,热回收系统平均传热效能0.55,平均"火积"效率0.78,表明在不同干燥阶段热回收系统均能高效回收排湿废热;3)热湿空气物性参数一定时,考虑传热系数k和压差△p共同影响,热回收性能随着换气风机运行频率的降低而提高. 结论:数值仿真方法适应能力强,同时不受实验条件的限制,可以快速准确有效模拟不同工况下强制集中换气设备的工作状态.研究表明,木材干燥强制集中换气设备在不同干燥阶段均能高效工作,利用干燥废热加热新鲜干空气,可有效降低干燥成本.虽然降低换气风机运行频率可以提高热回收性能,但会同时造成流动压力下降、流量减少,干燥室内高湿空气无法及时排出和补充新鲜干空气,不能满足干燥阶段排湿换气要求.因此,根据实际生产状况选择适中换气风机运行频率,能有效发挥强制集中换气设备功能的同时保证干燥过程正常进行.最后,本文为研究干燥节能设备内部流场分布和性能评价提供了思路和方法,并为该设备生产工艺的制定提供了参考标准和理论依据.