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

　　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(jié)構(gòu)簡單、制造容易、檢修方便。干燥行業(yè)中換熱器的熱介質(zhì)是燒無煙煤或其他燃料產(chǎn)生的高溫?zé)煹罋狻８邷責(zé)煔庠诠軆?nèi)流動，冷空氣介質(zhì)在管外沖刷管子流動。數(shù)值模擬是換熱器研究的一種重要手段。采用數(shù)值模擬方法可以對不同換熱器的流場、溫度場以及壓力場等進(jìn)行研究，能夠詳盡地預(yù)測各種因素對流場和傳熱過程的影響，有利于換熱器綜合性能的提高和新型換熱結(jié)構(gòu)的開發(fā)。

　　選擇一款簡單易學(xué)的數(shù)值模擬軟件十分重要。三維實體建模已是產(chǎn)品設(shè)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(jié)構(gòu)即采用的Solidworks 的設(shè)計功能實現(xiàn)。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(nèi)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(qiáng)大的三維建模下，無需轉(zhuǎn)換直接進(jìn)行流體分析，節(jié)省了時間和成本。本文使用Solidworks Flow Simulation 對小型批式循環(huán)糧食烘干機(jī)的換熱器進(jìn)行仿真分析，分析了該換熱器在換熱時冷熱介質(zhì)在換熱器內(nèi)的流動速度、溫度、壓力以及流動軌跡的流場分布，為換熱器的優(yōu)化設(shè)計得到了有參考價值的結(jié)論。

1、模型建立

　　根據(jù)該小型批式循環(huán)糧食烘干機(jī)的設(shè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)截面如圖2 所示。換熱器的主要幾何參數(shù)和幾何特征如表1 所示。

1. 冷空氣入口2. 回轉(zhuǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)截面圖

表1 換熱器的主要幾何參數(shù)和幾何特征

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

4、結(jié)論

　　1) 說明了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(yīng)適當(dāng)增加換熱管數(shù)量，提高換熱器效率。

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

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

　　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，對換熱器的流場分析和數(shù)值分析進(jìn)行了有益的探索。