本文關(guān)鍵詞：消毒柜烘干系統(tǒng)仿真與優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用研究

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【摘要】：為降低消毒柜在使用完畢后的臭氧泄露,提高食具烘干速度,本課題圍繞優(yōu)化目標——提高腔內(nèi)溫度分布和流場分布均勻性,基于流體力學、傳熱學、有限元分析理論,建立了某型號消毒柜烘干系統(tǒng)的CFD仿真計算模型,對其流場和溫度場進行了分析,并利用傳熱學理論公式和溫度測試驗證了仿真計算模型的準確性,理論計算和實驗證明仿真結(jié)果與實驗結(jié)果良好吻合,誤差不超過8%,分析結(jié)果表明腔內(nèi)高溫區(qū)集中于腔體上部,存在較大的溫度梯度,流線集中于腔體中部,溫度場和流場分布不均。分析了加熱管位置和表面積對溫度場的影響后發(fā)現(xiàn)光波加熱管作為系統(tǒng)的熱源其引發(fā)的熱空氣會以較快速度上升至腔頂部,導致高溫區(qū)集中在上側(cè),而橫向移動其位置不能改變熱空氣快速上升的狀況,對溫度場影響不大,基于此規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)將加熱管轉(zhuǎn)化為大面積的熱源可降低其熱空氣流動速度,可以顯著提高腔內(nèi)溫度分布均勻性,進而確立系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的優(yōu)化方案。分析了離心風機和管道布置對流場的影響后發(fā)現(xiàn)離心風機其吸風口有無阻擋對流場影響明顯,將通風管道放置在腔體內(nèi)部并盡可能的減少折彎可以有效的減少氣流損失,進而確立系統(tǒng)外循環(huán)的優(yōu)化方案。將內(nèi)外循環(huán)的優(yōu)化方案整合得到系統(tǒng)整體優(yōu)化方案,并進一步優(yōu)化將管道出風口方向設(shè)置為與加熱管軸線方向平行,使得更多熱量被傳送至腔內(nèi)以加快烘干速度,仿真結(jié)果表明腔內(nèi)三個截面的溫度均勻性和流場均勻性得到顯著提高,內(nèi)外循環(huán)溫度不均勻性系數(shù)分別降低19.3%、6.2%,溫度集中現(xiàn)象消失,氣流流動速度略增,優(yōu)化目標已較好完成,可作為消毒柜烘干系統(tǒng)優(yōu)化的參考。
【關(guān)鍵詞】：消毒柜 烘干系統(tǒng) 溫度場 流場分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM925.59
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.1.1 消毒柜的分類及特點9-10
• 1.1.2 消毒柜的工作原理10-11
• 1.1.3 組合式消毒柜的工作程序11
• 1.1.4 現(xiàn)有消毒柜的問題與發(fā)展趨勢11
• 1.1.5 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 溫度場和流場的研究方法12
• 1.2.2 國內(nèi)外溫度場和流場研究現(xiàn)狀12
• 1.2.3 流固耦合技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 CFD技術(shù)在流體仿真領(lǐng)域的應(yīng)用13-14
• 1.2.5 消毒柜的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本課題研究目標與主要研究內(nèi)容15-17
• 1.3.1 研究對象和目標15-16
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 傳熱學與流體力學的基本理論17-25
• 2.1 傳熱學基本理論17-21
• 2.1.1 導熱定律及微分方程17-18
• 2.1.2 對流換熱的特點18-19
• 2.1.3 熱輻射的特點19-21
• 2.2 流體力學基本理論21-24
• 2.2.1 層流與湍流21
• 2.2.2 流體動力學控制方程21-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 消毒柜烘干系統(tǒng)有限元分析與實驗驗證25-42
• 3.1 三維幾何模型的建立25
• 3.2 網(wǎng)格劃分25-27
• 3.3 FLUENT仿真計算27-31
• 3.3.1 求解器的選擇28
• 3.3.2 計算模型的選擇28
• 3.3.3 材料屬性的定義28
• 3.3.4 單元區(qū)域條件設(shè)置28-29
• 3.3.5 邊界條件設(shè)置29-31
• 3.4 模型求解31-32
• 3.5 仿真結(jié)果分析32-35
• 3.5.1 流場仿真結(jié)果32-33
• 3.5.2 溫度場仿真結(jié)果33-35
• 3.6 理論計算驗證35-36
• 3.7 實驗驗證36-41
• 3.8 消毒柜烘干系統(tǒng)存在的問題及分析41
• 3.9 本章小結(jié)41-42
• 第四章 消毒柜烘干系統(tǒng)內(nèi)外循環(huán)優(yōu)化方案及評價42-53
• 4.1 溫度分布均勻性影響因素分析42-43
• 4.1.1 加熱管位置的影響分析42-43
• 4.1.2 加熱管表面積的影響分析43
• 4.1.3 溫度均勻性指標衡量43
• 4.2 內(nèi)循環(huán)優(yōu)化方案及驗證43-46
• 4.3 內(nèi)循環(huán)優(yōu)化方案與原模型溫度分布均勻性對比46
• 4.4 流場分布均勻性影響因素分析46-48
• 4.5 外循環(huán)優(yōu)化方案48-51
• 4.6 外循環(huán)優(yōu)化方案與原模型流場及溫度場對比51-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 第五章 消毒柜烘干系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計53-58
• 5.1 整體優(yōu)化方案53-55
• 5.2 優(yōu)化方案評估55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-61
• 6.1 全文總結(jié)58
• 6.2 研究展望58-61
• 致謝61-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文62-63
• 參考文獻63-64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 毛明明;劉永啟;鄭斌;劉瑞祥;孟建;;煤礦乏風預(yù)熱催化氧化床溫度均勻性的研究[J];煤炭學報;2015年01期

2 陳浩;;新型高溫消毒柜的設(shè)計研究[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2013年11期

3 徐建軍;陳炳德;王小軍;熊萬玉;;矩形窄縫流道內(nèi)窄邊近壁區(qū)域流場和溫場的數(shù)值模擬[J];核動力工程;2007年06期

4 趙斌秀;李炎;張偉;李新武;;食具消毒柜消毒效果及影響因素的觀察[J];中國衛(wèi)生檢驗雜志;2006年06期

5 賴衛(wèi)平;食具干燥消毒柜的開發(fā)設(shè)計[J];家用電器科技;2000年01期

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本文編號：661016