生產(chǎn)壓縮空氣的空氣壓縮機(jī),有超過80%的能量通過熱量的形式散發(fā),其中,有大量熱量散發(fā)于空壓站內(nèi),導(dǎo)致空壓站溫度較高,降低空壓機(jī)效率,影響工作環(huán)境。本文運用CFD方法對空壓站原通風(fēng)方案進(jìn)行數(shù)值模擬,分析空壓站溫度場及流場。并在原通風(fēng)方案基礎(chǔ)上,探討了三種改變進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口位置及面積的改進(jìn)方案研究空壓站通風(fēng)散熱的影響,得出了空壓站通風(fēng)散熱的優(yōu)化設(shè)計方案,對空壓站的散熱設(shè)計具有一定指導(dǎo)意義。
【部分圖文】：

134ResearchandExploration研究與探索·工藝流程與應(yīng)用中國設(shè)備工程2020.09(上)表1空壓站內(nèi)各材料熱物理參數(shù)材料密度/（kg/m3）比熱容/（J/(kg℃)）導(dǎo)熱系數(shù)/（W/(m2K)）空氣1.1281.0050.0276混凝土25009201.74玻璃22008301.15合金780046075圖1空壓站室內(nèi)布置圖在ICEMCFD中建立幾何模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，由于本模型前面已做了較多簡化，降低了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分難度，因此，本文選擇網(wǎng)格質(zhì)量高，收斂速度快生成網(wǎng)格數(shù)少的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。然后，進(jìn)行塊的劃分和節(jié)點數(shù)的設(shè)定，由于在熱源邊界處流動變化較劇烈，對最終結(jié)果影響較大，因此，在熱源邊界處對網(wǎng)格進(jìn)行加密，以兼顧計算效率和結(jié)果的準(zhǔn)確性。模型中最大網(wǎng)格尺寸設(shè)置為100mm，在熱源邊界處進(jìn)行加密，最小厚度為10mm，最終網(wǎng)格總數(shù)為7334500，節(jié)點數(shù)為7551296。表2空壓站內(nèi)設(shè)備尺寸設(shè)備長/m寬/m高/m空壓機(jī)2.41.61.5電機(jī)1.41.60.8干燥機(jī)4.71.61.2（3）邊界條件確定。夏季氣溫相對較高，增大了空壓站散熱難度，故本文僅對夏季空壓站滿負(fù)荷工況進(jìn)行模擬，大氣壓力取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101325Pa；太陽輻射強(qiáng)度可在Fluent內(nèi)輸入經(jīng)緯度、日期、時間等參數(shù)可自動進(jìn)行計算。由于熱源采用水冷，故可將空壓機(jī)及電機(jī)看作一個均勻的體熱源，壁面選擇wall邊界類型，耦合邊界；進(jìn)風(fēng)口邊界條件選擇壓力入口邊界，表壓為0Pa，溫度為38.0℃；對于機(jī)械排風(fēng)口，選擇速度邊界，排風(fēng)口速度約為14m/s，方向垂直于排風(fēng)口向外，自然排風(fēng)口，選擇壓力出口邊界，表壓為0Pa，溫度為38.0℃；干燥機(jī)及底座的發(fā)熱量可忽略不記，因此，可將其視為具有一定導(dǎo)熱能力的非熱源，材料選擇合金，其壁面邊界類型選擇耦合邊界。2原模型結(jié)果分析本文對原模型的自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種工況進(jìn)行?

排風(fēng)口速度約為14m/s，方向垂直于排風(fēng)口向外，自然排風(fēng)口，選擇壓力出口邊界，表壓為0Pa，溫度為38.0℃；干燥機(jī)及底座的發(fā)熱量可忽略不記，因此，可將其視為具有一定導(dǎo)熱能力的非熱源，材料選擇合金，其壁面邊界類型選擇耦合邊界。2原模型結(jié)果分析本文對原模型的自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種工況進(jìn)行模擬。其中，為方便表述，方位按圖2進(jìn)行說明，Y軸正方向為北，Y軸負(fù)方向為南，X軸正方向為東，X軸負(fù)方向為西，Z軸正方向為上，坐標(biāo)原點為圖中左下角，高度0m處。2.1自然通風(fēng)工況工況一為自然通風(fēng)工況，其模擬結(jié)果如下：圖3a為空壓站2m高度處的溫度云圖，圖中空壓機(jī)壁面處溫度極高，另外，還有兩部分高溫區(qū)域，一是空壓機(jī)組之間的過道及空壓機(jī)組北面的小部分區(qū)域，溫度在40～42℃；二是空壓機(jī)組到南側(cè)墻壁之間的區(qū)域和第五臺空壓機(jī)周圍區(qū)域，溫度在39～40℃，極小部分可達(dá)到41℃。從圖3b至圖3e可以看出，空壓站內(nèi)上部空氣溫度明顯高于下部，這主要是空氣受熱上浮造成的。從下進(jìn)風(fēng)口進(jìn)來的冷空氣速度較高，直接沖向空壓機(jī)，空氣流過干燥機(jī)時一部分繞過干燥機(jī)繼續(xù)向前流動，另一部分垂直上升，致使空壓機(jī)組北側(cè)壁面處氣流速度低，溫度高；另外，由于模型中間窗戶風(fēng)口的排風(fēng)作用，使空壓機(jī)上方窗戶風(fēng)口高度處的氣流向南流動，最終在空壓機(jī)組南側(cè)形成環(huán)流，造成空壓機(jī)南側(cè)下部溫度高于正常區(qū)域。圖3自然通風(fēng)工況模擬圖(aZ=2m處溫度云圖,bX=15m處溫度云圖,cX=18m處溫度云圖,dX=15m處速度矢量圖,eX=18m處速度矢量圖)由模擬結(jié)果可以看出，空壓機(jī)附近溫度較高，在壁面處溫度可達(dá)50℃以上，離開壁面處后，溫度迅速降低至39℃左右。這主要是因為空壓機(jī)處散熱量比較大，對流傳熱作用非常劇烈。另外，由于進(jìn)風(fēng)口處速度太大，進(jìn)風(fēng)口氣流直接吹過

由于熱源采用水冷，故可將空壓機(jī)及電機(jī)看作一個均勻的體熱源，壁面選擇wall邊界類型，耦合邊界；進(jìn)風(fēng)口邊界條件選擇壓力入口邊界，表壓為0Pa，溫度為38.0℃；對于機(jī)械排風(fēng)口，選擇速度邊界，排風(fēng)口速度約為14m/s，方向垂直于排風(fēng)口向外，自然排風(fēng)口，選擇壓力出口邊界，表壓為0Pa，溫度為38.0℃；干燥機(jī)及底座的發(fā)熱量可忽略不記，因此，可將其視為具有一定導(dǎo)熱能力的非熱源，材料選擇合金，其壁面邊界類型選擇耦合邊界。2原模型結(jié)果分析本文對原模型的自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種工況進(jìn)行模擬。其中，為方便表述，方位按圖2進(jìn)行說明，Y軸正方向為北，Y軸負(fù)方向為南，X軸正方向為東，X軸負(fù)方向為西，Z軸正方向為上，坐標(biāo)原點為圖中左下角，高度0m處。2.1自然通風(fēng)工況工況一為自然通風(fēng)工況，其模擬結(jié)果如下：圖3a為空壓站2m高度處的溫度云圖，圖中空壓機(jī)壁面處溫度極高，另外，還有兩部分高溫區(qū)域，一是空壓機(jī)組之間的過道及空壓機(jī)組北面的小部分區(qū)域，溫度在40～42℃；二是空壓機(jī)組到南側(cè)墻壁之間的區(qū)域和第五臺空壓機(jī)周圍區(qū)域，溫度在39～40℃，極小部分可達(dá)到41℃。從圖3b至圖3e可以看出，空壓站內(nèi)上部空氣溫度明顯高于下部，這主要是空氣受熱上浮造成的。從下進(jìn)風(fēng)口進(jìn)來的冷空氣速度較高，直接沖向空壓機(jī)，空氣流過干燥機(jī)時一部分繞過干燥機(jī)繼續(xù)向前流動，另一部分垂直上升，致使空壓機(jī)組北側(cè)壁面處氣流速度低，溫度高；另外，由于模型中間窗戶風(fēng)口的排風(fēng)作用，使空壓機(jī)上方窗戶風(fēng)口高度處的氣流向南流動，最終在空壓機(jī)組南側(cè)形成環(huán)流，造成空壓機(jī)南側(cè)下部溫度高于正常區(qū)域。圖3自然通風(fēng)工況模擬圖(aZ=2m處溫度云圖,bX=15m處溫度云圖,cX=18m處溫度云圖,dX=15m處速度矢量圖,eX=18m處速度矢量圖)由模擬結(jié)果可以看出，空壓機(jī)附近?
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