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枸杞空气能烘干设备内流场分布的数学模型简化

  本文的研究对象是热风式枸杞空气能烘干设备烘干室内的流场分布问题,因此将模拟区域定义为空气能热风式烘干机的烘干室。由于空气能热风式枸杞烘干机烘干室的流场分布是三维体,所以需要建设烘干室里的三维模型。同时也需要对干燥室内部结构进行合理的简化,将进气系统、排气系统用相应的进气口、排气口表示,忽略其连接件与铺平装置给气流妨碍的作用,表示出了放置枸杞物料的托盘与枸杞层厚度等关键结构。由于模拟的是烘干机在稳定工作时烘干室内的流场分布状况,所以将流场分布近似看作为定常的问题。干燥室里的气流穿过了构杞物料层之时,采用FLUENT中的多孔介质模型进行计算。

  现定义坐标系定位如下∶

  X表示宽度方向,从该枸杞空气能烘干设备的左侧起指向右侧;Y表示高度方向,从空气能热风式枸杞烘干机底面起指向上方;Z表示长度方向,从空气能热风式枸杞烘干机进风口侧起指向后端。

  结合枸杞烘干工艺,空气能热风式枸杞烘干机烘干枸杞的工艺可概括为∶35℃~40℃烘干4小时∶40℃~60℃烘干12~15小时∶60℃~75℃烘干5小时。烘干枸杞鲜果总共需要24小时左右。由于枸杞在烘干过程中体积的变化并不大,即物料层厚度的变化对烘干室里的气流组织分布状态的影响可以忽略不计,故不用对枸杞的三个烘干阶段分别进行研究,主要研究枸杞烘干过程中用时较长的二阶段(恒速烘干排湿阶段)即可,对该阶段的烘干室气流组织分布状态进行模拟研究更具典型意义,因为恒温干燥排湿阶段是构杞鲜果脱水的主要阶段,用时越长,烘干室良好的气流组织分布利于枸杞在这一阶段效率地脱水定型。本文主要研究烘干室机械结构对烘干室内气流组织分布状态的影响,在进行了数值模拟之时,为保持干燥室里面气流的强度,进风口的气流速度依据干燥机实际的工作情况设置。在达到了以上条件基础后,再对干燥室里面的气流组织分布的状态进行数值模拟研究。

  在Solidworks中建立空气能烘干设备简化后的三维模型,并将简化后的烘干室三维模型转化为xt格式,再导入ICEM中对其进行几何建模。